器件参数对GaN基n~+-GaN/i-Al_x Ga_(1-x)N/n~+-GaN结构紫外和红外双色探测器中紫外响应的影响

研究了AlGaN层参数对GaN基n+-GaN/i-AlxGa1-xN/n+-GaN结构紫外和红外双色探测器中紫外响应的影响规律及物理机制.模拟计算发现:降低AlGaN层本底载流子浓度会增加器件的量子效率,当本底载流子浓度不能进一步降低时,可以通过减小AlGaN层的厚度以保证器件的量子效率.在材料生长和器件工艺过程中都应减少界面态.外加较小的反向偏压能大幅度提高紫外量子效率,分析表明,GaN/AlGaN/GaN形成的两个背靠背、方向相反的异质结电场是出现这些现象的根本原因.在实际器件设计中,应该根据需要调节各结构参数,以保证器件的量子效率.     

一种减小GaN基肖特基结构紫外探测器暗电流的方法

提出了一种减小GaN肖特基结构紫外探测器暗电流的方法.该方法是在普通的GaN肖特基结构的表面增加一层薄的p-GaN.模拟计算结果表明,该层p-GaN能增加肖特基势垒高度,从而减小了器件的暗电流,提高了器件性能.进一步的计算还发现,对于p型载流子浓度较高的情况下,只需要很薄的一层p-GaN就能显著增加肖特基势垒高度,对于p型载流子浓度较低的情况下,则需要较厚的一层p-GaN才能有较好的肖特基势垒高度增加效果. 关键词： GaN 肖特基结构 紫外探测器 暗电流     

以弱p型为有源区的新型p-n结构GaN紫外探测器

提出了以弱p型（p^－-GaN）为有源区的p-n结构GaN紫外探测器.由于弱p型层的载流子浓度较低,很容易增加耗尽区的宽度,从而可以增加器件的量子效率.通过模拟计算,研究了金属与p^－-GaN层的肖特基接触势垒高度、p^－-GaN层厚度等参数对器件性能的影响.研究结果表明,降低金属与p^－-GaN层的接触势垒高度、适当减小p^－-GaN层厚度能够实现有源层方向单一的内建电场,从而提高器件的量子效率.要制备出 关键词： 弱p型GaN 紫外探测器 量子效率     

p-GaN层厚度对GaN基p-i-n结构紫外探测器性能的影响

研究了p-GaN层厚度对GaN基pin结构紫外探测器性能的影响.模拟计算表明：较厚的p-GaN层会减小器件的量子效率,然而同时也会减小器件的暗电流,较薄的p-GaN层会增加器件的量子效率,但是同时也增加了器件的暗电流.进一步的分析表明,金属和p-GaN之间的结电场是出现这种现象的根本原因.在实际的器件设计中,应该根据实际需要选择p型层的厚度. 关键词： GaN 紫外探测器 量子效率 暗电流     

GaN/AlGaN双带红外探测及光子频率上转换研究

研究了GaN/AlGaN异质结构中的双带（中、远）红外探测及光子频率上转换特性.通过光致发光光谱确认GaN/AlGaN探测器结构中AlGaN本征层的Al组分,讨论了不同Al组分GaN/AlGaN异质结的导带带阶界面功函数差.在拟合单周期GaN/AlGaN探测器中红外和远红外波段响应谱的基础上,研究多周期GaN/AlGaN探测器与GaN/AlGaN发光二极管集成结构的中红外和远红外光子频率上转换效率与GaN发射层厚度、AlGaN本征层厚度、紫光光子出射效率、内量子效率、空间频率和发射层掺杂浓度间的关系,优化 关键词： 双带红外探测 光子频率上转换 响应谱 GaN/AlGaN     

结构参数对GaN肖特基紫外探测器性能的影响及器件设计

研究了GaN肖特基结构(n^--GaN /n⁺-GaN)紫外探测器的结构参数对器件性能的影响机理。模拟计算结果表明:提高肖特基势垒高度和减小表面复合速率,不仅可以增加器件的量子效率,而且可以极大地减小器件的暗电流;适当地增加n^--GaN层厚度和载流子浓度可以提高器件的量子效率,但减小n^--GaN层的载流子浓度却有利于减小器件的暗电流。我们针对实际应用的需要,提出了一个优化器件结构参数的设计方案,特别是如果实际应用中对器件的量子效率和暗电流都有较高的要求,肖特基势垒高度应该≥0.8 eV,n^--GaN层的厚度≥200 nm,载流子浓度1×10¹⁷ cm^-3 左右,表面复合速率＜1×10⁷ cm/s。     

AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描电流崩塌机理及其物理模型

通过对AlGaN/GaN HEMT器件直流扫描情况下电流崩塌现象和机理的分析，建立了一个AlGaN/GaN HEMT器件的直流扫描电流崩塌模型.该模型从AlGaN/GaN器件工作机理出发，综合考虑了器件结构、半导体表面与界面，以及量子阱特殊结构对电流崩塌的影响.实验反复证明了该模型与实验结果有良好的一致性. 关键词： AlGaN/GaN HEMT 直流扫描 电流崩塌 模型     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管肖特基高温退火机理研究

在不同应力条件下,研究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管高温退火前后的电流崩塌、栅泄漏电流以及击穿电压的变化.结果表明,AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管通过肖特基高温退火以后,器件的特性得到很大的改善.利用电镜扫描(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对高温退火前、后的肖特基接触界面进行深入分析,发现器件经过高温退火后,Ni和AlGaN层之间介质的去除,并且AlGaN材料表面附近的陷阱减少,使得肖特基有效势垒提高,从而提高器件的电学特性. 关键词： AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管 肖特基接触 界面陷阱     

p型GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱中二维空穴气的研究

对Ga面p型GaN/Al_0.35Ga_0.65N/GaN应变异质结构中形成的二维空穴气(2DHG)进行了研究.首先基于半导体-绝缘体-半导体异质结构模型确定了应变异质中的临界厚度，然后自洽求解薛定谔方程和泊松方程，计算了当中间势垒层AlGaN处于完全应变状态和半应变状态两种条件下，顶层GaN及中间层AlGaN厚度的变化对2DHG分布的影响.计算结果表明，势垒层AlGaN和顶层GaN的应变状态和厚度对极化引起的2DHG面密度及分布有重要影响.在此基础上制备了p型GaN/Al_0.35Ga_0.65N/GaN应变量子阱结构肖特基器件，并通过器件的C-V测试证实了异质结处2DHG的存在.器件响应光谱的测试结果表明，由于p型GaN/Al_0.35Ga_0.65N/GaN量子阱中强烈的极化作用和Stark效应使得器件零偏压和反向偏压时的响应光谱都向短波方向移动了10 nm，在零偏压下器件在280 nm处的峰值响应为0.022 A/W，在反向偏压为1 V时，峰值响应达到0.19 A/W，已经接近理论值. 关键词： AlGaN 二维空穴气 极化效应     

界面电偶极子对GaN/AlGaN/GaN光电探测器紫外/太阳光选择比的影响

在GaN/AlGaN/GaN倒置异质结光电二极管（IHP）中，存在于AlGaN/GaN异质结界面处强烈的极化效应对器件的紫外/太阳光(UV/Solar)选择比产生了重要的影响.将极化效应总的影响分为两部分：电偶极子和极化项，在建立的GaN/AlGaN/GaN结构IHP模型的基础上，对电偶极子 对器件UV/Solar选择比的影响进行了分析.分析结果表明，只有在考虑电偶极子的影响时， 光电探测器的UV/Solar选择比在10³数量级左右，与实验结果符合较好.因此， 在IHP中必须考虑电偶极子的影响. 关键词： 紫外/太阳光选择比 太阳盲区探测器 极化 电偶极子     

背照射和正照射p-i-n结构GaN紫外探测器的i-GaN和p-GaN厚度设计

研究了i-GaN和p-GaN厚度对背照射和正照射p-i-n结构GaN紫外探测器响应光谱的影响。模拟计算发现:对于背照射结构, 适当地减小i-GaN厚度有利于提高探测器的响应, 降低i-GaN层的本底载流子浓度也有利于提高探测器的响应;p-GaN的欧姆接触特性好坏对探测器的响应影响不大, 适当地增加p-GaN厚度可以改善探测器性能。而正照射结构则不同, i-GaN厚度对探测器的响应度影响不大, 但欧姆接触特性差将严重降低探测器的响应, 适当地减小p-GaN厚度可以大幅度改善探测器的响应特性。能带结构和入射光吸收的差别导致了正照射和背照射探测器结构中i层和p层厚度的选择和设计不同。     

Performance Improvement of GaN Based Schottky Barrier Ultraviolet Photodetector by Adding a Thin A1GaN Window Layer

We propose a new structure of GaN based Schottky barrier ultraviolet photodetector, in which a thin n-type A1GaN window layer is added on the conventional n^--GaN/n^＋-GaN device structure. The performance of the Schottky barrier ultraviolet photodetector is found to be improved by the new structure. The simulation result shows that the new structure can reduce the negative effect of surface states on the performance of Schottky barrier GaN photodetectors, improving the quantum efficiency and decreasing the dark current. The investigations suggest that the new photodetector can exhibit a better responsivity by choosing a suitably high carrier concentration and thin thickness for the A1GaN window layer.     

穿透型V形坑对GaN基p-i-n结构紫外探测器反向漏电的影响

研究了GaN基p-i-n（p-AlGaN/i-GaN/n-GaN）结构紫外探测器的漏电机理．实验发现,在位错密度几乎相同的情况下,基于表面有较高密度的V形坑缺陷材料制备的器件表现出较高的反向漏电．进一步的SEM测试发现,这种V形坑穿透到有源区i-GaN、甚至n-GaN层．在制备p-AlGaN电极时,许多金属会落在V形坑中,从而与i-GaN形成了肖特基接触,有些甚至直接和n-GaN形成欧姆接触．正是由于并联的肖特基接触和欧姆接触的存在导致了漏电的增加． 关键词： GaN 紫外探测器 V形坑 反向漏电     

铁电薄膜底电极对薄膜结构与电性能的影响

研究了电极材料（Ｐｔ／Ｔｉ）对铁电ＰＬＺＴ（７．５／６５／３５）陶瓷薄膜结构和性能的影响．认为在Ｐｔ层厚度一定时，Ｔｉ层的厚度对铁电薄膜的结构和性能有显著影响．当Ｔｉ层过厚或过薄时，铁电薄膜的结构较差；而当Ｔｉ层的厚度适中时，则铁电薄膜的显向下微结构均匀，电性能较好，典型的剩余极化强度和矫顽场分别为２７．８μＣ·ｃｍ^-2和６５．１ｋＶ·ｃｍ^-1． 关键词：     

Zero bias PIN photodetector based on gradient band distribution and doping gradient profile

Zero bias photodetector which was suitable for top-illuminated and side-illuminated was fabricated. Maximal bandwidth-efficiency product (BEP) value could be achieved when the epitaxial layer structure was optimized. The 3-dB bandwidth of the zero bias was 12.27 GHz, which was numerically above 80% of that maximum value. The measured external quantum efficiency of the photodetector was 17% at the zero bias and 1550 nm. The dark current of the photodetector with 12-μm diameter was less than 9 × 10⁻⁸ A at a reverse bias of 0.1 V. The influence of doping gradient profile on photodetector performance was illustrated by simulation comparison. The important aspects of the design of the high-speed low-bias photodetector were explained. The phenomenon of the photodetector at the reverse bias which was not the higher the better was explained. The improvement in performance of the photodetector was discussed. The fabrication process and the testing process were described in detail.     

一种测量p-GaN载流子浓度的方法

提出了一种测量p-GaN载流子浓度的方法,其主要思想是利用p-n⁺结构GaN探测器长波和短波量子效率的差值随反向偏压的变化关系,找到p-GaN层刚好完全耗尽时的偏压,从而求出p-GaN层载流子浓度.模拟计算表明,该方法能够准确测量出p-GaN层的载流子浓度,而且受表面复合、欧姆接触影响很小.进一步研究了实际测量中如何选择p-GaN层厚度,计算结果表明,p-GaN层的优化厚度值随着p-GaN层的浓度增加而减小. 关键词： p-GaN 载流子浓度测量 紫外探测器     

High‐Responsivity Photodetectors Based on Formamidinium Lead Halide Perovskite Quantum Dot–Graphene Hybrid

Highly performance photodetector requires a wide range of responses of the incident photons and converts them to electrical signals efficiently. Here, a photodetector based on formamidinium lead halide perovskite quantum dots (e.g., FAPbBr₃ QDs)–graphene hybrid, aiming to take the both advantages of the two constituents. The FAPbBr₃ QD–graphene layer not only benefits from the high mobility and wide spectral absorption of the graphene material but also from the long charge carrier lifetime and low dark carrier concentration of the FAPbBr₃ QDs. The photodetector based on FAPbBr₃ QD–graphene hybrid exhibits a broad spectral photoresponse ranging from 405 to 980 nm. A photoresponsivity of 1.15 × 10⁵AW⁻¹ and an external quantum efficiency as high as 3.42 × 10⁷% are obtained under an illumination power of 3 µW at 520 nm wavelength. In detail, a high responsivity is achieved in 405–538 nm, while a relatively low but fast response is observed in 538–980 nm. The photoelectric conversion mechanism of this hybrid photodetector is investigated in the view of built‐in electric field from the QD–graphene contact which improves the photoconductive gain.     

极化效应对AlGaN/GaN异质结p-i-n光探测器的影响

基于等效薄层电荷近似模拟表征极化电荷的作用, 通过自洽求解Poisson-Schrödinger方程以及求解载流子连续性方程, 计算并且讨论了p-AlGaN层掺杂浓度和界面极化电荷对AlGaN/GaN异质结p-i-n紫外探测器能带结构和电场分布以及光电响应的影响. 结果表明, 极化效应与p-AlGaN层掺杂浓度相互作用对探测器性能有较大影响. 其中, 在完全极化条件下, p-AlGaN层掺杂浓度越大, p-AlGaN层的耗尽区越窄, i-GaN层越容易被耗尽, 器件光电流越小. 在一定掺杂浓度条件下, 极化效应越强, p-AlGaN层的耗尽区越宽, 器件的光电流越大. 最后还分析了该结构在不同温度下的探测性能, 证明了该结构可以在高温下正常工作.