AlGaN基p-i-n型日盲紫外探測器結(jié)構(gòu)材料的生長與表征.pdf

1、近年來,紫外探測技術(shù)在制導(dǎo)、預(yù)警、生化等方面得到了廣泛的應(yīng)用。AlGaN材料屬直接帶隙半導(dǎo)體材料,截止波長可調(diào),覆蓋200～365nm波段,化學(xué)穩(wěn)定性好,是制作紫外探測器的理想材料。AlGaN基p-i-n型紫外探測器因其漏電流小、響應(yīng)速度快、量子效率高等優(yōu)勢,成為國內(nèi)外的研究熱點。但是,由于缺少與AlGaN材料匹配的襯底,AlGaN材料的晶體質(zhì)量一直限制著紫外探測器性能的進一步提高。高Al組分的AlGaN材料的生長以及摻雜,是AlGaN

2、基日盲紫外探測器研究與制備的基礎(chǔ)。本文利用金屬有機化學(xué)氣相沉積的方法,成功獲得了高Al組分(0.4～0.65)的n型AlGaN和AlGaN基p-i-n型結(jié)構(gòu)材料,為AlGaN基p-i-n型日盲紫外探測器制備奠定了材料基礎(chǔ)。在課題研究過程中,本文主要獲得了以下一些有意義和有創(chuàng)新性的研究結(jié)果:
　　(1)通過對Al0.4Ga0.6N進行n型摻雜研究得出,n-Al0.4Ga0.6N的電子濃度隨SiH4流量的增加而減少,其主要是因為過高的

3、摻雜流量在材料中引入大量的受主缺陷態(tài)與電子發(fā)生補償。n-Al0.4Ga0.6N的遷移率隨電子濃度的增加先升高后降低,表明位錯散射和雜質(zhì)散射作用對電子遷移率的限制分別占主導(dǎo)因素。
　　(2)通過研究Al組分的飽和現(xiàn)象,表明在特定的反應(yīng)條件下,Al原子與Ga原子的活性不同對AlGaN生長的特殊影響:當(dāng)TMA源流量增加時,AlGaN材料的Al組分并沒有隨之增加。結(jié)合Al組分的飽和現(xiàn)象,通過降低TEG源流量,成功獲得了高Al組分(0.4～

4、0.65)的n-AlGaN材料,得到n-Al0.65Ga0.35N材料的電子濃度為0.9×1018cm-3,遷移率達(dá)到22.8cm2/Vs。
　　(3)通過研究不同Al組分的AlGaN窗口層對n-Al0.4Ga0.6N材料的影響得出,相對于單層n-Al0.4Ga0.6N的生長來說,窗口層的插入增加了n-Al0.4Ga0.6N薄膜的壓應(yīng)力、位錯密度,是造成n-Al0.4Ga0.6N晶體質(zhì)量變差的主要原因。而n-Al0.4Ga0.6N

5、的表面形貌隨著SiH4流量的增加逐漸變差。當(dāng)窗口層Al組分小于0.4時,SiH4流量的增加是造成n-Al0.4Ga0.6N電導(dǎo)率下降的主要原因。當(dāng)窗口層Al組分大于0.4時,窗口層的插入是造成n-Al0.4Ga0.6N電導(dǎo)率下降的主要原因。
　　(4)通過p型GaN的摻雜及其優(yōu)化,最終采用金屬有機化學(xué)氣相沉積技術(shù)成功制備出AlGaN基p-i-n型日盲紫外探測器結(jié)構(gòu)材料,紫外探測器材料的截止波長為267nm,400nm處光透過率基本