GaAs-GaN雙色探測薄膜結(jié)構(gòu)設計與光電特性.pdf

1、為實現(xiàn)雙色探測的目的，我們在探測薄膜材料結(jié)構(gòu)設計中，提出將GaAs和GaN兩種材料外延生長一起構(gòu)成異質(zhì)結(jié)薄膜，利用GaN帶間吸收實現(xiàn)紫外光電探測，同時，利用GaAs自由載流子對紅外光信號的吸收受異質(zhì)結(jié)能帶（勢壘高度）束縛作用實現(xiàn)紅外光電探測。為此，本文對GaAs/GaN雙色探測薄膜的能帶結(jié)構(gòu)和光電性能進行了研究。
　　利用MBE技術(shù)制備了GaAs/GaN薄膜材料，并通過X射線衍射方法分析了GaAs/GaN薄膜的結(jié)晶質(zhì)量。利用Kei

2、thley617光電特性測量儀測試了薄膜材料的伏安特性，通過理論計算和實驗結(jié)果分析揭示了GaAs/GaN薄膜能帶結(jié)構(gòu)和載流子的輸運機制。利用VERTEX70光電流譜測量儀測試了薄膜材料的光電響應特性，通過理論計算和實驗結(jié)果分析闡明了不同光譜區(qū)域光電響應機制。
　　伏安特性研究表明，p-n型和n-n型GaAs/GaN薄膜伏安特性曲線均表現(xiàn)出良好的整流特性。實驗測得的I-V曲線與模擬曲線相近，說明薄膜能帶結(jié)構(gòu)符合設計。由薄膜伏安特性分

3、析得出了兩種類型GaAs/GaN薄膜能帶結(jié)構(gòu)。
　　通過對伏安特性曲線的擬合得出薄膜載流子的輸運機制。p-n型GaAs/GaN薄膜0.2V以下為擴散和熱電子發(fā)射復合機制，0.2-2.8V為熱電子發(fā)射隧道復合機制。2.8V以上隧穿機制起主要作用。n-n型GaAs/GaN薄膜0.3V以下時為熱電子發(fā)射和擴散復合機制，0.3V-3V為熱電子發(fā)射和隧穿復合機制。3V以上隧穿機制起主要作用。
　　光電響應特性研究表明，兩種類型GaAs

4、/GaN薄膜在紫外區(qū)域均有較好的光電響應，且n-n型GaAs/GaN薄膜在紫外區(qū)域響應強于p-n型GaAs/GaN薄膜。在紅外區(qū)域，p-n型GaAs/GaN薄膜在正向偏壓下有較好光電響應。隨著正向電壓增大探測截止波長向短波方向移動。n-n型GaAs/GaN薄膜在負向偏壓下有較好光電響應，隨著負向電壓增大探測截止波長向長波方向移動。這與設計的紅外區(qū)域利用GaAs自由載流子對紅外光信號的吸收受異質(zhì)結(jié)能帶（勢壘高度）束縛作用實現(xiàn)紅外光信號的光