β-FeSi2-4H-SiC PIN光電二極管的制備.pdf

1、為了開展SiC基光控器件的非紫外光觸發(fā)研究,利用敏感于近紅外波段的p-FeSi2直接窄禁帶半導(dǎo)體材料作為吸收層,與SiC構(gòu)成異質(zhì)結(jié),將SiC基光控器件的光譜響應(yīng)范圍拓展到近紅外區(qū)域,本文采用磁控濺射FeSi2合金靶、硅(Si)靶和鋁(AI)靶以及后續(xù)退火的方法,對(duì)在n-4H-SiC(OO01)襯底上制備p+-p-FeSi2/p--p-FeSi2/n-4H-SiC光電二極管的工藝進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在n-4H-S

2、iC(OO01)襯底上成功制備出p-FeSi2薄膜,并通過改變薄膜Fe/Si比例和摻A1的方法制備出p型p-FeSi2薄膜。經(jīng)FeSi2和Si雙靶共濺射及后續(xù)快速退火,制備出電阻率超過1600Q-cm的p--p-FeSi2薄膜;經(jīng)FeSi2、Si和Al三靶共濺射及后續(xù)快速退火,制備出電阻率p=0.5763Q.cm的p+-p-FeSi2薄膜。⑵成功制備出p+-p-FeSi2/p--p-FeSi2/n-4H-SiC光電二極管,測(cè)試結(jié)果顯示該

3、二極管在反向偏壓5V時(shí)的暗電流密度為1.8×10-3A/Crr12,光電流密度為1.0×10-2A/cm2,光暗電流密度比接近~個(gè)數(shù)量級(jí)。⑶引入氫鈍化,提高了p+-p-FeSi2/p--p-FeSi2/n-4H-SiC光電二極管的性能。在制備光電二極管的過程中,通入不同流量的氫氣(H2),測(cè)試結(jié)果顯示二極管在反向偏壓5V時(shí)的暗電流密度為2×10.4AJcm2,光電流密度為1×10.IA/Crri2,光暗電流密度比接近3個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)測(cè)試結(jié)

4、果進(jìn)行模擬仿真,發(fā)現(xiàn)當(dāng)界面態(tài)密度為1×1013CI11-2時(shí),仿真結(jié)果與p+p-n光電二極管的暗態(tài)I-V特性基本吻合;當(dāng)界面態(tài)密度降低到4×10IICIIl-2時(shí),仿真結(jié)果與通入H2后制備的p+p-n光電二極管的暗態(tài)I-V特性基本吻合,這也間接地證明了氫鈍化可以降低p-FeSi2/4H-SiC界面態(tài)密度,進(jìn)一步提高p—p'n光電二極管的性能。總之,本文對(duì)制備p+-p-FeSi2/p'-β-FeSii/n-4H-SiC光電二極管的工藝進(jìn)行