GaN肖特基紫外探测器光电特性研究及GaAs衬底上生长的GaN薄膜的结构分析

摘要

GaN基材料因其优越的性质而适于制作新型光电子器件和大功率电子器件，十多年来一跃成为飞速发展的研究前沿。GaN紫外探测器在飞行器制导、火灾监测、航天等领域有重要的应用价值，已在国际上引起广泛的研究兴趣。本文主要针对GaN肖特基紫外探测器光电特性的测试与分析以及相关的材料生长技术开展了研究，主要研究内容和结果如下： 1．虽然GaN肖特基紫外探测器在零偏时就有较高的响应度，一般在O．12A／W左右，而且当波长其截止波长(365nm左右)时，探测器的响应度减小了三个数量级以上。但肖特基紫外光探测器反向漏电流普遍较为严重，10V反偏时的暗电流比5V反偏压时暗电流高两个数量级甚至以上。 2．围绕GaN肖特基二极管I-V特性的分析以及电流输运机制展开了讨论。对于明显偏离热电子发射理论预期的异常I-V特性曲线，分析中除了考虑金属一半导体界面决定的电流输运机制(如热电子发射、热电子场发射以及隧道贯穿)外，还考虑了GaN材料可能存在的体限制效应(空间电荷限制电流)，由此估算的陷阱密度高于101Scm-3。GaN肖特基探测器中存在寄生电导G。。 3．对GaN肖特基紫外探测器的光谱响应特性进行了较为细致的研究。通过变温光谱响应测试和室温下小光斑光响应扫描测试，发现光谱响应增益现象及其来源，认为光谱响应增益主要来源于肖特基接触压焊点附近以及器件边缘区域，这些区域也应该是寄生电导G。及PPC和0Q效应的主要来源。 4．采用了同步辐射XRD极图法对低温MOCVD生长的GaN缓冲层薄膜进行了研究。极图研究表明低温GaN薄膜中除了有预期的正常结晶关系外还存在一次孪晶和二次孪晶。当χ固定在550时的{111)ψ扫描中首次发现了异常的Bragg衍射峰。极图中出现的衍射峰表明GaN／GaAs(001)低温生长中孪晶现象非常明显。认为GaAs(001)表面上出现的{¨l}小面的极性会的生长初期影响孪晶的成核，实验结果表明孪晶更易在{¨1)B面即N面上成核。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章GaN紫外探测器I-V特性的测试与分析

第三章GaN肖特基紫外探测器光谱响应特性的测试与分析

第四章GaAs衬底上生长的GaN薄膜的结构特性分析

参考文献

博士后期间发表的论文

致谢