ZnO紫外光电探测器的研究

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随着紫外探测技术优越性的凸显,人们对紫外探测器的研究越来越关注。新型紫外探测器要求器件具有“日盲”特性,以消除红外—可见光带来的背景噪声、提高准确探测率。传统的紫外探测器如Si探测器已不能满足此要求,宽禁带半导体由于其大的禁带宽度可以制备成“太阳盲”探测器,因而引起了人们的关注。ZnO是一种新型的宽禁带半导体材料,它具有光电导响应度高、外延生长温度低、成本低、材料无毒、易刻蚀等优点,因而ZnO紫外光电探测器前景非常广阔。由于ZnO材料尚处于研究的初始阶段,其p型掺杂材料难以获得,本文仅对光电导型ZnO光电导探测器进行了研究。 本文根据理论和模拟结果,考虑到工艺条件的要求和限制,设计了叉指型ZnO探测器的器件结构尺寸及抗反射膜厚度。ZnO探测器的制备采用lift-off工艺,Al/Au作欧姆接触金属。 在此基础上本文研究了未合金Al/Au金属与ZnO膜的欧姆接触特性;对比研究了SiO2、Si3N4抗反射膜对ZnO探测器I-V特性、光电响应特性的影响,同时采用AES、XPS表面分析手段对测量结果进行了深入分析;对于器件在空气中储存对探测器的性能影响也进行了研究。 随后测得了ZnO紫外光电导探测器的光—暗电流、光谱响应曲线和光电响应时间。结果表明ZnO紫外光电导探测器的在正向偏压下暗电流与光电流随外加偏压线性增加;探测器的截止波长为368nm,在截至波长20nm范围内,响应度下降了1/5;探测器在脉冲紫外光辐照下响应时间达ms级。 根据ZnO紫外光电探测器的具体特性参数设计了实用的紫外光电探测电路,探测器电路系统包括器件偏置模块、探测信号放大模块及信号显示模块。将制备的ZnO光电探测器应用到紫外光电探测电路中,能有效对紫外辐照光进行探测,且电路显示的信号电压与外加紫外辐照量呈线性关系。 最后,对电镀加厚半导体器件压焊点处金属层的工艺进行了初步的研究。电镀金属为金,电镀液采用无氰硫酸盐镀金液。研究了电镀层厚度与电镀时间和阴极电流密度之间的关系,结果表明两者均表现出线性关系,电镀的较佳阴极电流密度为0.07~0.35A/dm2。
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