氮化硼MSM型深紫外光电探测器的设计研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jematrix
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本论文针对超宽带隙半导体材料BN器件展开了相关的研究。超宽带隙半导体材料具有带隙大,电子迀移率高、击穿场强大以及高温稳定等特点,成为制备高温、高功率电学器件以及深紫外光电探测器的理想材料。论文从MSM型紫外探测器的工作原理、器件结构仿真优化以及材料特性表征和器件模拟等方面进行了研究工作,主要分为以下几个方面:(1)使用Atlas仿真工具对探测器进行结构及性能优化。仿真内容包括:光谱响应特性、掺杂浓度、电极单元、光照占比、不对称电极指宽、不同电极功函数、边缘终端保护几个部分。光谱响应特性显示器件对于波长为200nm左右的入射光响应最高,得到最佳的器件模型为:薄膜掺杂浓度为1014cm-3,以20μm为一个电极单元,光照面积占比达到90%,电极金属材料选用功函数最高的Pt(5.65eV),增加场限环结构提高器件的安全性。(2)分析了XRD、红外-可见-紫外透射吸收反射光谱以及薄膜分析仪的工作原理,并且对现有的BN材料进行表征。XRD结果显示,样品属于BN材料的立方相结构。透射吸收光谱的测试结果显示该样品对于波长为200nm左右的入射光吸收最为强烈。并且根据半导体禁带宽度的拟合公式,得到样品的光学带隙是5.838eV。通过吸收率与厚度的关系式计算得到的样品的带边光学吸收系数高达1.76×105cm-1。(3)使用Atlas仿真优化的结果对现有材料进行器件模拟,并且针对BN薄膜厚度差异对器件造成的电学行为变化进行了仿真对比。器件模拟结果显示器件的饱和暗电流为1.6×10-19A,器件饱和光电流为1.2×10-8A,器件饱和光暗电流对应的光暗电流比为7.5×1010
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