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近年来,在半导体产业的发展中,氧化镓(Ga2O3)材料受到了越来越多的关注,优异的材料性质使Ga2O3在光电器件和高频高功率电力电子器件制备和研究过程中展现出了巨大的发展前景和应用潜力。Ga2O3具有4.9 eV的禁带宽度,它的理论击穿电场强度预计高达8 MV/cm,巴利佳优值约为3444,诸多性能使其在宽禁带半导体器件的制备中占据了较大优势。Ga2O3的吸收边位于日盲紫外波段的中心位置,是制备日盲紫外探测器的最佳材料之一。更重要的是,Ga2O3的单晶可以通过传统的熔融方式制得,这就更为其在未来的宽禁带半导体材料与器件的竞争中拓宽了道路。本论文的主要工作是利用Ga2O3单晶制备日盲紫外探测器并对其性能进行研究。首先,我们采用真空高温处理和Sn闭管扩散的方法改善课题组当时已有的半绝缘Ga2O3单晶的导电性,以此为基础进行后续探测器的制备。在真空高温处理和Sn闭管扩散的实验中,半绝缘Ga2O3单晶的电学性质得到了有效的改善,但经过处理的Ga2O3单晶样品表面还存在一些问题,不能满足后续器件的制备要求。因此我们又选用载流子浓度为1×1017/cm3的n-Ga2O3单晶进行了日盲探测器的制备和性能的优化,同时对Ga2O3日盲紫外探测器在高温下的工作性能进行了研究。本论文的研究主要包括以下四个方面:(1)利用真空退火的方法改善半绝缘Ga2O3单晶的导电性能,霍尔(Hall)测试结果表明半绝缘Ga2O3单晶样品经过800 ℃真空退火处理后,其电学性质发生了一定程度的改变,而将退火温度进一步提升到900和1000℃,电学性质改变更为明显,但X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)结果表明,较高温度的退火处理对样品的晶体质量和表面形貌造成了破坏,导致表面出现裂痕并发生局部区域晶向转向。在电学性质稳定性方面,经过800℃退火的样品在一周之后又恢复为半绝缘状态,而经过更高温度处理的样品的电学性质则相对稳定。利用X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)证实了Ga2O3单晶在高温真空环境中电学性质改变的机理是由于Ga2O3中氧空位含量随退火温度的升高而增加所致。(2)利用闭管扩散方法对半绝缘Ga2O3单晶进行Sn掺杂研究,Hall测试结果表明经过800 ℃扩散处理的Ga2O3单晶的电学性质发生了明显的改变,改变的程度与更高扩散温度下得到的结果基本一致。XRD和AFM结果表明这样的Sn闭管扩散可以有效抑制真空退火实验中Ga2O3单晶表面出现裂痕和局部区域晶向转向现象。利用XPS分析了 Sn在Ga2O3中的化合态,Sn在较低扩散温度下在Ga2O3中呈+4价,而随着扩散温度提高,逐渐过渡为+2价。利用光致发光(PL)分析了扩散温度对Sn杂质状态的影响,随着扩散温度提高,Sn逐渐由施主转变为受主并增加了施主受主对的含量。(3)利用真空热蒸发在Ga2O3单晶表面分别沉积Cu肖特基电极和Ti/Au欧姆接触电极,制备了垂直结构的Ga2O3日盲紫外探测器,测试并分析了探测器的正反向I-V特性和时间响应特性,探测器在±2 V下的整流率高达5×107,在时间响应谱中表现出了较高的稳定性和可重复性;我们利用光响应度测试仪对探测器的光谱响应选择性进行了测量研究,探测器在零偏压下也能对日盲波段紫外光有所响应,证明我们制备的Cu/Ga2O3肖特基势垒二极管日盲紫外探测器具有自供电工作能力。同时,探测器在256 nm处表现出很清晰的截止波长,证明我们制备的探测器具有较高的日盲波段响应选择性。(4)对Cu/Ga2O3日盲紫外探测器进行了优化设计,制备了多孔结构肖特基电极的Cu/Ga2O3日盲紫外探测器,优化后的探测器光响应度比优化前提高了 1000倍,利用模拟计算对探测器的耗尽区电场进行了研究,同时对响应度峰值位置随反向偏压增大而发生红移的现象进行了分析。利用不同温度的I-V特性测试和时间响应测试对优化后的探测器的高温工作性能进行了研究,探测器从室温到85.8 ℃都能对253 nm的紫外光有很明显的响应,在时间响应谱中能展现出快速而稳定的周期性响应,证明优化后的探测器具有一定的高温承受能力。