【摘 要】
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本文主要研究优化硅基近红外光电探测器,分别制作了微结构、生长了抗反射膜、利用石墨烯与硅构成肖特基结,以提升光电探测器的光电流、量子效率和光响应度等性能。首先制备了表面微结构的硅基近红外光电探测器,分析微结构的形态图。与不做处理的表面平坦的硅基光电探测器进行比较,在性能方面,微结构的制备使器件表面在近红外光的反射率由30%减小到15%;入射808 nm的近红外光后,光电流提升了两个数量级;量子效率由
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本文主要研究优化硅基近红外光电探测器,分别制作了微结构、生长了抗反射膜、利用石墨烯与硅构成肖特基结,以提升光电探测器的光电流、量子效率和光响应度等性能。首先制备了表面微结构的硅基近红外光电探测器,分析微结构的形态图。与不做处理的表面平坦的硅基光电探测器进行比较,在性能方面,微结构的制备使器件表面在近红外光的反射率由30%减小到15%;入射808 nm的近红外光后,光电流提升了两个数量级;量子效率由4%增强到20%;光响应度由0.038 A/W提升到0.139 A/W。主要从微结构改善表面反射率及引入杂质能级两个方面进行分析得到上述结论。接着研究了抗反射膜/微结构的硅基近红外光电探测器。先利用Silvaco软件的ATLAS器件仿真模拟抗反射涂层,发现Al2O3是一种效果理想的抗反射材料。用原子层沉积技术在硅微结构上生长Al2O3薄膜来制备Al2O3抗反射膜/微结构的硅基光电探测器。发现Al2O3使得器件表面反射率降低至10%;在808 nm近红外光下,器件的光电流提高至1.6×10-4 A;量子效率增加到46%;光响应度提升到0.3 A/W。最后制备了石墨烯/硅肖特基结近红外光电探测器。通过拉曼光谱和SEM发现石墨烯平整杂质较少。由暗电流分析石墨烯/硅肖特基结清晰的整流特性,在暗电流曲线中,通过热电子发射模型拟合提取肖特基结的理想因子和势垒高度,分别为2.27和0.914 e V。在808 nm的近红外光入射下,器件的光电流进一步提升,量子效率达到70%,光响应度提升到0.52 A/W。
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