氧化镓/氮化铝异质结日盲光电探测器研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wu19851110
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因为大气层强烈的吸收和散射,波长小于280 nm的太阳光不能到达地球表面,这一波长区域为光学探测提供了一个低背景窗口,被称为日盲紫外区。在日盲紫外区域工作的光电探测器具有误报率低和信噪比高的特点,因此在多个领域有广泛的应用前景,如远程控制、空间安全通信、导弹预警和火焰探测等。超宽带隙半导体材料被用于制备日盲光电探测器,其中包括AlN、Mg Zn O、金刚石、Al Ga N和氧化镓(Ga2O3)等。其中,Ga2O3的带隙为4.5-4.9 e V,覆盖了大部分日盲紫外区域,避免了相对复杂的能带调控工程,并且具有化学稳定性好、热稳定性高和高击穿电场等优点,因此适用于制备日盲探测。然而,Ga2O3日盲光电探测器的响应时间通常为毫秒或秒,这严重限制了它们的实际应用。针对以上问题,本文构建了高质量的Ga2O3/AlN异质结,利用异质结中的内建电场促进光生载流子分离,让器件能够在无外加偏压下正常工作实现对日盲光信号的探测,并且提高响应速度。我们首先在Al2O3衬底上通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)制备了Ga2O3薄膜,然后在Ga2O3上利用磁控溅射生长生长AlN薄膜,制备了Ga2O3/AlN异质结日盲紫外探测器,并对其光响应性质进行了研究,主要的研究成果和内容如下:Ga2O3/AlN异质结光电探测器能够在无外加偏压下工作,器件在242 nm处有一个响应峰,截止波长为260 nm,紫外可见光抑制比为2.2×103。Ga2O3/AlN异质结光电探测器在零偏压下的响应度为7.0 m A/W,探测率为1.25×1013cm·Hz1/2·W-1,并具有320 ns的超快响应时间,为零伏偏压下工作的Ga2O3基光电探测器最佳值之一。该研究结果表明,Ga2O3/AlN异质结有助于实现具有较高灵敏度和快速响应速度的日盲探测器。
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