β-FeSi2-SiC光電二級管的設計與分析.pdf

1、為彌補SiC在近紅外光電子領域應用的不足，基于紅外光敏β-FeSi2直接帶隙半導體材料，提出了一種β-FeSi2/SiC異質結近紅外光電二極管探測器。本文以β-FeSi2/SiC光電二極管為研究對象，從理論和實驗等方面開展了該器件的可行性研究工作。
　　本文的主要工作和成果如下:
　　1.采用器件模擬法對器件進行理論分析、建模和模擬，證明了該器件的可行性。通過分析界面態(tài)密度、吸收層厚度和濃度等因素對器件性能的影響，確定了當β

2、-FeSi2層的厚度和摻雜濃度分別為2.5μm和1×1015cm-3，4H-SiC外延層厚度和濃度分別為2.0μm和1×1016cm-3時，在波長為1.42μm的光照下，峰值響應度高達755mA/W。
　　2.通過磁控濺射及后續(xù)退火的方法，分別在Si(100)、4H-SiC(0001)襯底上制備出了β-FeSi2薄膜，XRD的結果表明了β-FeSi2薄膜為多晶結構，在近紅外波段，薄膜的光吸收系數(shù)接近于105cm-1的數(shù)量級，并且所

3、制備β-FeSi2薄膜的光學禁帶寬度為0.88eV。
　　3.對β-FeSi2薄膜進行了Al摻雜，發(fā)現(xiàn)摻雜并沒有改變β-FeSi2薄膜的結晶結構，并且β-FeSi2薄膜的導電類型也從n型轉化為p型，通過改變Al元素的濺射時間發(fā)現(xiàn)，隨著Al含量在β-FeSi2薄膜中的增加β-FeSi2薄膜的電阻率減小。
　　4.制備出了p-β-FeSi2/n-Si、n-β-FeSi2/p-Si和p-β-FeSi2/n-4H-SiC異質結光電二

4、極管，通過對其Ⅰ-Ⅴ特性的測試。實驗證明了P-β-FeSi2/n-4H-SiC具有整流特性并對1.31μm近紅外光具有明顯的光電效應，偏壓-1V時，在1.31μm@5mW激光照射下，光響應度可達14.3mA/W。
　　5.通過LabVIEW軟件、KEITHLEY6517A型靜電計和Agilent82357AGPIB-USB接口總線等設備，開發(fā)一套適用于光電二極管Ⅰ-Ⅴ特性測試系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)自動測量，數(shù)據(jù)的自動保存以及結果圖形化的顯