SiC/原位石墨烯/Ga2O3夹心结构紫外探测器的制备及性能研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dswwldsw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
日盲紫外光电探测器已经广泛应用于光通信、3D打印、天文研究、生物医疗、军事应用等领域。目前市场上广泛应用的是以硅基电感耦合器件和微通道板器件为主的日盲紫外光电探测器,其中硅基电感耦合器件会受到背景光的干扰,使用时需要配合日盲滤光片,使用成本高;微通道板器件结构比较复杂,只能在极高偏压下工作。氧化镓禁带宽度为4.9 e V,对日盲区紫外线本征响应且响应度极高,非常适合日盲紫外光探测。但电子迁移率不高,探测频段覆盖不全等限制了氧化镓紫外器件的响应速度和带宽。将石墨烯的高迁移率特性、Si C的紫外探测特性与β-Ga2O3的高日盲区响应的优势结合,有望制备出响应速度快、宽谱探测的紫外光电探测器。本研究对以4H-Si C/石墨烯/β-Ga2O3异质结构为基础的紫外光电探测器的制备工艺与探测特性进行了系统研究,以期实现高性能氧化镓基紫外探测器。具体内容如下:首先,从理论上探讨了氧化镓,碳化硅外延石墨烯的物理特性,建立β-Ga2O3/石墨烯/4H-Si C三层夹心材料结构模型并对其进行数值仿真,仿真结果表明,相较于β-Ga2O3/4H-Si C结构,β-Ga2O3/石墨烯/4H-Si C三层夹心结构,因加入石墨烯,光响应特性显著提升。其次,采用热解碳化硅的方法在碳化硅的Si面外延生长了石墨烯,采用PLD脉冲激光沉积法在碳化硅外延石墨烯表层外延生长了一层β-Ga2O3,完成β-Ga2O3/石墨烯/4H-Si C三层夹心结构制备。XRD衍射﹑拉曼光谱等的表征结果表明,所制得的结构中外延石墨烯与氧化镓均具有良好的质量,其中外延石墨烯为单层石墨烯。探索了三层结构中氧化镓、石墨烯的刻蚀工艺,氧化镓欧姆接触制备工艺,最终完成了基于β-Ga2O3/石墨烯/4H-Si C三层夹心结构的日盲紫外探测器制备。最后,对制备的β-Ga2O3/石墨烯/4H-Si C日盲紫外探测器进行了系统的I-V,I-T等光电测试,测试结果表明相关工艺能够很好的完成基于该三层夹心结构日盲紫外探测器的制备,且所得到的器件具有稳定的光电流响应和光谱响应能力。对比研究三层夹心结构与β-Ga2O3/4H-Si C结构紫外探测器发现:原位石墨烯对日盲光电探测器的性能改善主要体现在两个方面,一方面石墨烯的高迁移率增大了器件的光电流响应,另一方面石墨烯强大的热传导能力降低了器件的沟道温度,同时其良好的柔韧性减少了两种半导体材料晶格差异导致的应力,降低了位错密度,从而降低了器件的暗电流。
其他文献
学位
基于当前的经济高质量发展及国际经济贸易频繁摩擦的背景,株洲硬质合金碳化钨产业发展出现瓶颈。株洲硬质合金虽然在碳化钨领域起步较早,也掌握一定的核心技术,但是近年来随着经济的发展,碳化钨产业的创新主体数量不断增加,市场竞争日趋激烈,同时,株洲硬质合金集团近年来的发展还受到绿色经济、国际贸易措施等带来的挑战,这些因素将会对株洲硬质合金碳化钨产业未来的发展以及专利的整体布局形成阻碍。因此,通过专利竞争情报
学位
学位
随着科学技术的进步,碳化钨粉在全球现代化工业的发展中起着不可替代的作用,逐渐应用到诸多领域中,因此对碳化钨粉的需求量与日俱增。本文在“江钨控股集团专利导航分析”的项目背景下,选取其重点技术分支碳化钨粉展开专利信息分析,采用文献研究法、统计分析法、对比分析等研究方法,详细分析了全球及中国碳化钨粉的发展态势、主要申请人专利的申请和质量情况,并对主要专利创新来源国进行对比分析,为碳化钨粉产业的发展提供助
学位
学位
学位
学位
学位
学位
学位