变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器特性研究

摘要

光电探测器，例如光电倍增管、Si光电二极管、III/V材料的光电探测器已广泛应用于科学仪器、光通信、显示成像、环境监测、安全监测等。然而，随着高性能光电探测器的快速发展，人们对灵敏度高，体积小，功耗低的光电探测器的需求越来越大。与传统体材料相比，纳米结构光电探测器因其体积小，灵敏度高，光电转换性能优异而引起人们越来越多的关注。　　本文研究了P型与PN型变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器的光电探测特性，Al组分的变化引起了AlGaAs禁带宽度的变化从而形成了内建电场，这可以极大的提高半导体的载流子收集效率。通过建立半导体漂移扩散模型，然后分别改变入射光波长，Al组分，纳米线长度，用有限体积法(FVM)仿真计算了P型和PN型变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器的光电流和积分灵敏度。结果显示，即使在零偏压情况下轴向Al组分变化引起的内建电场可以加强载流子收集效率，从而大大提高光电探测效率，PN型光电探测器因PN结的存在，其光电探测性能更优于P型。另外不同电极接触方式也会影响光电探测器的光电探测特性，本文中根据电极的基本接触形式考虑了四种结构，分别是欧姆-欧姆（O-O）结构，欧姆-肖特基(O-S)结构，肖特基-欧姆(S-O)结构，肖特基-肖特基(S-S)结构。结果表明在本文中欧姆-肖特基(O-S)结构光电探测器灵敏度最大，肖特基-欧姆(S-O)结构光电探测灵敏度最差。实验部分采用感应耦合等离子（ICP）刻蚀法制备P型变组分AlGaAs/GaAs纳米线阵列，将其用超声震断并在显微镜下选取单根纳米线光刻做电极制备成器件，并对其进行光电探测性能测试。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 光电探测器研究现状

1.2.1 传统光电转换技术

1.2.2 纳米线光电探测器

1.3 本文研究的背景和意义

1.4 本文研究的主要工作

1.5 论文结构安排

2 P型变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器光电特性研究

2.1 理论模型

2.2 P型变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器仿真及结果分析

2.2.1 O-O器件

2.2.2 O-S器件

2.3.3 S-O器件

2.3.4 S-S器件

2.3 本章小结

3 PN型AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器光电特性研究

3.1 理论模型

3.2 PN型变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器仿真及结果分析

3.2.1 变组分影响

3.2.2 变掺杂和温度影响

3.3 本章小结

4 变组分AlGaAs/GaAs纳米线光电探测器件制备

4.1 变组分AlGaAs/GaAs纳米线阵列制备

4.1.1 变组分AlGaAs/GaAs纳米线阵列的研究意义

4.1.2 变组分AlGaAs/GaAs纳米线阵列制备工艺

4.2光电探测器件制备

4.2.1衬底的选择与清洗

4.2.2 单根纳米线剥离

4.2.3 光刻

4.2.4 沉积电极

4.3 本章小结

5 结束语

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献