本文从碳化硅光导开关的发展与应用出发,分析了垂直型碳化硅光导开关器件的优劣,针对垂直型碳化硅光导开关目前存在对衬底结晶质量要求高和激光利用效率低这两大问题,对开关器件结构进行优化和改良,设计制备出导通性能优异的新型垂直型碳化硅光导开关器件。本文首先通过设计对比实验,验证了传统的垂直型不透明金属电极的碳化硅光导开关器件内部光强分布对其导通性能的影响。在此基础上,针对这种开关器件的不足,引入具有增透作用的Al掺杂Zn O(AZO)透明导电电极和具有反射作用的组合银镜电极,设计了4种电极结构层层递进的垂直型碳化硅光导开关器件,并选择不同V掺杂浓度和不同切片厚度的4H-SiC a面晶片作为衬底制作了相应的光导开关样品。采用无负载测试电路对开关器件的导通性能的进行检测,对比了采用不同V掺杂浓度和不同厚度SiC衬底制备的不同结构开关器件的测试结果。确认具有AZO透明电极、AZO亚接触层和组合银镜电极的结构为最优器件结构;确认V掺杂浓度为2.4×1016 at/cm3,厚度为0.2 mm的4H-SiC a面晶片为制作开关的最优衬底;由此制作的新型垂直型SiC基开关器件,导通性能最佳。在20 m J的激光光强下,该开关器件的导通电阻和导通电导值分别为7.14Ω和0.14Ω-1。采用无负载电路对新型垂直型光导开关样品在不同偏压、激光光强下的导通性能进行了检测。结果表明,样品的导通性能(导通电阻、导通电导和峰电流)随测试偏压的增大而变优,随激光光强的增大而变优。具体变化趋势为,随着激光光强的增大,开关器件的导通性能(导通电导和峰值电流,导通电阻和电导在数值上互为倒数)先呈线性增长,随后出现饱和趋势,最后达到饱和;在所有的测试中,该开关器件在1000V偏压和8.76 m J激光光强下取得最佳导通性能,其导通电阻、导通电导、峰值电流分别达11.34Ω、0.088Ω-1和27.4 A。由于无负载电路测试中寄生效应的存在对测试结果产生影响,本文通过建立理论等效电路,量化了测试电阻值与电路中寄生效应的关系,利用新型光导开关电极面通光的优势,在测试中通过小孔改变光斑面积,建立了可排除寄生效应干扰的准确测试开关器件光导性能的小孔法。采用小孔法对新型垂直型SiC基光导开关在不同偏压和不同激光光强下的导通性能进行了检测。结果表明:该开关的的导通性能(导通电阻、导通电导和峰值电流)随测试偏压的增大而变优,随着激光光强的增大而变优。具体变化趋势为,随着激光光强的增大,该开关器件的导通性能(导通电导和峰值电流,导通电阻和导通电导在数值上互为倒数)呈线性增长,没有出现饱和趋势;在1 k V偏压和2.34 MW/cm2激光光密度下,该开关器件的导通电导率、导通电导率和导通电阻分别为0.16Ω·m、6.26(Ω·m)-1和1.71Ω。对比无负载法和小孔法两种方法的测试结果,确认在测试激光范围内,开关器件实际并没有达到光生载流子的饱和。无负载法测试出现的饱和现象并非开关器件由光生载流子达到饱和所致,而是因为激光光强较大时无负载电路中寄生阻抗效应的存在,使得开关器件的阻值不再是电路的主要阻抗,从而出现了“饱和”现象。这表明开关器件在更大的激光光强触发下,导通性能可望得到进一步提高。