人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器制備與機(jī)理研究.pdf

1、隨著納米科學(xué)、微納加工技術(shù)等的發(fā)展與進(jìn)步，人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器的研究與發(fā)展正處于蓬勃發(fā)展期。目前，國際上報道的基于納米材料的電子、光電子器件等研究進(jìn)展迅速，尤其在光電探測領(lǐng)域，人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器在某些性能指標(biāo)上已經(jīng)超越傳統(tǒng)材料探測性能。尤其突出的是，基于人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器在室溫條件下表現(xiàn)出卓越的光電轉(zhuǎn)換性能，將是下一代高性能、非制冷光電探測最有競爭力的探測器技術(shù)之一。本論文主要圍繞大面積外延高質(zhì)量二維材料以實現(xiàn)人工微納結(jié)構(gòu)光電

2、探測器面陣化;通過局域場增強(qiáng)技術(shù)實現(xiàn)高性能人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器;利用高空間分辨微區(qū)光電表征技術(shù)解決微納結(jié)構(gòu)器件光電表征等，旨在解決困擾新型人工維納結(jié)構(gòu)光電探測器技術(shù)的三大難題:面陣化、探測增強(qiáng)技術(shù)、微區(qū)器件表征技術(shù)等。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.顯微/微區(qū)光電表征系統(tǒng)設(shè)計與搭建。新型納米材料、低維半導(dǎo)體材料具有極大的比表面積與豐富的表面態(tài)等特點(diǎn)，其光電性能與傳統(tǒng)薄膜材料有一定差異，且這類材料尺度微小、難于進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工，傳統(tǒng)光電表

3、征技術(shù)難以滿足。此外，傳統(tǒng)體材料/薄膜探測器逐步向超小像元與超級集成等方向邁進(jìn)，對原有探測器表征技術(shù)提出了更高精度要求。針對當(dāng)前探測器表征技術(shù)要求，設(shè)計一系列針對顯微/微區(qū)光電表征系統(tǒng)，解決了人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器微區(qū)光電表征的需求以及傳統(tǒng)平面型薄膜探測器高分辨檢測要求，對后續(xù)深入研究提供了有力的技術(shù)支撐。
　　2.晶圓級范德華二維異質(zhì)結(jié)光電探測器制備與機(jī)理研究。通過分子束外延(MBE)方法制備具有結(jié)晶度高、層數(shù)可控、均勻可靠的G

4、aSe/GaSb、GaSe/Si、GaTe/Si、GaTexSe1-x/Si等二維范德華異質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)具有晶圓級尺寸的高性能二維異質(zhì)結(jié)探測器技術(shù)。通過構(gòu)建二維異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)以引入強(qiáng)內(nèi)建電場，這使得光生載流子能被高效分離，同時抑制器件暗電流及噪聲水平，大幅提升器件探測性能等。
　　3.基于局域場調(diào)控的高性能人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器。通過構(gòu)建鐵電極化場、空間電荷局域場等對新型納米材料進(jìn)行載流子輸運(yùn)特性等的調(diào)控，以此實現(xiàn)新型低維半導(dǎo)體材料的PN

5、結(jié)、異質(zhì)結(jié)、能帶操控等，從而達(dá)到抑制背景載流子濃度，解決人工微納結(jié)構(gòu)光電探測器暗電流較大問題，同時大幅提高探測器信噪比及探測率等光電性能。
　　4.傳統(tǒng)平面型HgCdTe紅外探測器微區(qū)結(jié)面研究與機(jī)理分析。通過高空間分辨激光誘導(dǎo)光電流(LBIC)分析方法對HgCdTe外延層中ICP刻蝕臺面損傷進(jìn)行評估。這種具有原位、無損的的微區(qū)光電表征技術(shù)可以對傳統(tǒng)平面型薄膜器件的微臺面蝕刻損傷分布情況進(jìn)行精確定量分析，是傳統(tǒng)探測器走向超規(guī)模面陣化