一种新型GaN基肖特基结构紫外探测器

提出了一种新型GaN基肖特基结构紫外探测器.该结构在常规的GaN肖特基结构紫外探测器上外加了一层禁带宽度更大的n型AlGaN层，模拟计算结果表明：与常规器件结构相比，该结构能有效地减小表面复合的影响，提高了器件的量子效率.进一步地研究结果还表明：采取较薄、载流子浓度较高的AlGaN层更有利于提高这种新结构器件的量子效率. 关键词： GaN 肖特基结构 紫外探测器 AlGaN     

用于紫外探测器DBR结构的高质量AlGaN材料MOCVD生长及其特性研究

利用MOCVD方法在(0001)取向的蓝宝石衬底上实现了不同工艺条件下的高质量AlGaN材料的制备.得到了无裂纹的全组分Al_xGa_1-xN(0<x<1)薄膜.通过XRD，SEM，AFM等测量分析方法系统研究了生长工艺参数对材料的结构质量、组分、厚度和表面形貌的影响.分析了不同生长工艺对AlGaN材料特性的影响.研制的高质量AlGaN材料在紫外探测器的DBR结构应用中得到比较好的特性.     

一种基于AlGaN和石墨烯的紫外-红外双色探测器

通过MOCVD和CVD生长技术,利用高Al组分Al Ga N和单层石墨烯材料进行纵向集成,成功制备了日盲紫外-近红外双色探测器。在工作温度为室温、调制频率为209 Hz以及工作电压分别为10 V和5 V的工作条件下,所制备的双色探测器在紫外波段263 nm处的响应度为5.9 m A/W,在近红外波段1.15μm处的响应度为0.67 m A/W,并且探测器的响应度均随着工作电压的增加而增大。     

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。     

SiO2纳米颗粒对a-AlGaN金属-半导体-金属结构紫外探测器的影响

采用对a-AlGaN表面沉积SiO₂纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO₂纳米颗粒的探测器件相比,沉积SiO₂纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级,峰值光谱响应度提高了近3个数量级,紫外/可见抑制比大于10³。     

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     

新型MSM结构砷化镓半导体探测器的性能

研究一种新型双金属接触GaAs半导体探测器的性能,测量了²⁴¹Am 5.48MeVα粒子、⁵⁷Co 122keV的光子和⁹⁰Sr 2.27MeVβ粒子的最小电离粒子谱,比较了一个3×3mm²的GaAs芯片在经过¹³⁷Cs 662keV光子约1300rad辐照前后的电荷收集效率和能量分辨率.测量结果显示这种新型金属─半导体─金属(MSM)结构的半导体探测器不仅在室温下对各种粒子具有良好的探测能力,而且具有很好的抗辐照性能.     

Au电极厚度对MgZnO紫外探测器性能的影响

利用分子束外延设备(MBE)制备了MgZnO薄膜.X射线衍射谱、紫外-可见透射光谱和X射线能谱表明薄膜具有单一六角相结构,吸收边为340 nm,Zn/Mg组分比为62:38.采用掩膜方法使用离子溅射设备,在MgZnO薄膜上制备了Au电极,并实现了Au-MgZnO-Au结构的紫外探测器.通过改变溅射时间,得到具有不同Au电极厚度的MgZnO紫外探测器.研究结果表明:随着Au电极厚度的增加,导电性先缓慢增加,再迅速增加,最后缓慢增加并趋于饱和;而Au电极的透光率则随厚度的增加呈线性下降.此外,随着Au电极厚度的增加,器件光响应度先逐渐增大,在Au电极厚度为28 nm时达到峰值,之后逐渐减小.     

基于Pt/GaN/AlGaN异质结高响应度双波段紫外探测器

提出一种在AlGaN基PIN器件的p-GaN表面上沉积Pt,形成肖特基势垒(SB)-PIN异质结器件,器件的能带和载流子的输运发生了变化,这种新型光电探测器实现了双波段紫外探测,可分别工作在光伏和光电导模式下。器件在275 nm波长的紫外光照射的负偏置电压下,工作模式为光伏探测,当入射光功率密度为100μW/cm²,偏置电压为-10 V时,器件得到最大响应度(0.12 A/W);当偏置电压为-0.5 V时,器件得到最大探测率(1.0×10¹³ cm·Hz^1/2·W^-1)。器件在正偏置电压工作模式下可作为高响应、高增益的光电导探测器,当偏置电压为+10 V时,用275 nm和365 nm波长的紫外光照射(光功率密度为100μW/cm²),器件的响应度分别为10 A/W和14 A/W,外量子效率分别为4500%和4890%。所设计的双波段多功能器件将极大地扩展基于AlGaN的紫外探测器的用途。     

退火处理对ZnO纳米线紫外探测器性能的改善

通过介电泳方法定向排列了ZnO纳米线,制作了自组装有序的纳米线紫外探测器.为了适合在金叉指电极上排列,用水热方法设计生长了超长的ZnO纳米线,并通过700℃的热退火处理,使得可利用的表面缺陷增多.通过研究器件的光致发光光谱和光响应,发现光、暗电流比和响应恢复时间有显著提高,并分析了其中可能的机理.     

液相沉积法制备的二氧化硅薄膜及其钝化性能

采用液相沉积法在硅基底上成功制备了二氧化硅薄膜,利用扫描电子显微镜、光电子能谱和少子寿命测试仪等对二氧化硅薄膜的组织结构和钝化性能进行了研究,结果表明,液相生长的二氧化硅薄膜致密平整,含有少量的F元素;对硅具有较好的减反和钝化作用,平均反射率由28.87%降低至10.88%,表面复合速度由6 923 cm/s降低至2 830 cm/s。     

Significant Improvement of Passivation Performance by Two-Step Preparation of Amorphous Silicon Passivation Layers in Silicon Heterojunction Solar Cells

The key feature of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells is extremely low surface recombination,which is related to superior passivation on the crystalline silicon wafer surface using thin hydrogenated amorphous silicon(a-Si:H)layers,leading to a high open-circuit voltage.In this work,a two-step method of a-Si:H passivation is introduced,showing excellent interface passivation quality,and the highest effective minority carrier lifetime exceeds 4500 μs.By applying a buffer layer deposited through pure silane plasma,the risk of film epitaxial growth and plasma damage caused by hydrogen diluted silane plasma is effectively reduced.Based on this,excellent passivation is realized through the following hydrogen diluted silane plasma process with the application of high density hydrogen.In this process,hydrogen diffuses to a-Si/c-Si interface,saturating residual dangling bonds which are not passivated by the buffer layer.Employing this two-step method,a heterojunction solar cell with an area of 239 cm~2 is prepared,yielding to open-circuit voltage up to 735 mV and total-area efficiency up to 22.4%.     

不规则H形量子势垒增强AlGaN基深紫外发光二极管性能

针对AlGaN基多量子阱中有效的平衡载流子注入问题,研究了有源区势垒层中Al组分调制形成的非规则H形量子势垒对AlGaN基深紫外发光二极管(LED)器件性能的影响及载流子的输运行为。研究发现,与多量子阱中常用的单Al组分势垒相比,加入Al组分较高的双尖峰势垒可以有效地提高内量子效率和光输出功率。进一步研究表明,电子在有源区因凸起的尖峰势垒而得到了有效的阻挡,减少了电子的泄露,而空穴获得更多的动能从而穿过较高的势垒进入有源区。因此,采用非对称H形量子势垒的深紫外LED器件中载流子输运实现了较好的平衡,量子阱中的载流子复合速率远高于普通的深紫外发光二极管。     

正十八硫醇钝化GaAs(100)表面特性研究

为了有效降低GaAs半导体表面态密度,提出了采用正十八硫醇（ODT,CH₃[CH₂]₁₇SH）进行GaAs表面钝化的方案。首先,分别对GaAs（100）晶片进行了常规硫代乙酰胺（TAM,CH₃CSNH₂）钝化和正十八硫醇钝化,通过X射线光电子能谱（XPS）对比分析了钝化前后晶片表面的化学成分,然后利用光致发光光谱（PL）对正十八硫醇处理的GaAs（100）晶片进行了钝化时间的优化,最后通过扫描电子显微镜（SEM）测试了钝化前后的晶片表面形貌。实验结果表明：采用正十八硫醇钝化的GaAs（100）表面,相比常规硫代乙酰胺钝化方案,具有更低的氧化物含量和更厚的硫化层厚度;室温钝化条件下,钝化时间越长,正十八硫醇的钝化效果越好,但PL强度在钝化超过24 h后基本达到稳定,最高PL强度提高了116%;正十八硫醇钝化的GaAs（100）晶片具有良好的表面形貌,表面形成了均匀、平整的硫化物钝化层。数据表明正十八硫醇是钝化GaAs（100）表面一种非常有效的技术手段。     

Properties of Black Silicon Layers Fabricated by Different Techniques for Solar Cell Applications

Black silicon (BS) layers coated with passivation films are widely used as antireflective frontal surfaces for solar cells. The most common BS fabrication techniques are reactive ion etching (RIE), metal-assisted chemical etching, and laser-induced processing. Herein, the structural and optical properties, as well as the minority carrier lifetime, of BS are compared with and without atomic layer deposited HfO₂ passivation films produced by the above formation methods. The antireflection behavior of the samples is discussed based on the light trapping effect and the change in the BS refractive index from air to the bulk of crystalline Si. Finally, test solar cells are manufactured, and their photovoltaic parameters are studied. The comparison results show that RIE is the most preferred in all technical respects. The features of using different BS fabrication techniques from the solar cell manufacturing point of view are analyzed.     

多孔硅的表面碳膜钝化

报道对多孔硅（ＰＳ）进行碳膜（ＣＦ）钝化处理的结果。红外吸收光谱表明,经钝化处理样品的表面由Ｓｉ－Ｃ、Ｓｉ－Ｎ和Ｓｉ－Ｏ键所覆盖;荧光我谱表明,经钝化处理的样品较未处理的样品发光强度提高４￣４．５倍,且发光峰位明显蓝移;存放实验显示,经钝化处理的样品发光强度稳定、发光峰位不变。这些结果表明正丁胺可以在多孔硅表面形成优良的钝化碳膜,是一种十分有效的多孔硅后处理途径。     

Performance improvements of ultraviolet/infrared dual-band detectors

Results are reported on dual-band detectors based on a GaN/AlGaN structure operating in both the ultraviolet–midinfrared (UV–MIR) and ultraviolet–farinfrared (UV–FIR) regions. The UV detection is due to an interband process, while the MIR/FIR detection is from free carrier absorption in the emitter/contact followed by internal photoemission over the barrier at the GaN/AlGaN interface. The UV detection, which was observed from 300 K to 4.2 K, has a threshold of 360 nm with a peak responsivity of 0.6 mA/W at 300 K. The detector shows a free carrier IR response in the 3–7 μm range up to 120 K, and an impurity response around 54 μm up to 30 K. A response in the range 7–13 μm, which is tentatively assigned to transitions from C impurities and N vacancies in the barrier region, was also observed. It should also be possible to develop a detector operating in the UV–visible–IR regions by choosing the appropriate material system. A dual-band detector design, which allows not only to measure the two components of the photocurrent generated by UV and IR radiation simultaneously but also to optimize the UV and IR responses independently, is proposed.