GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器研究.pdf

1、分類號(hào)TN4密級(jí)UDC學(xué)位論文GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器研究（題名和副題名）周飛躍（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名楊謨?nèi)A教授教授電子科技大學(xué)成都成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士碩士專業(yè)名稱微電子學(xué)與固體電子學(xué)論文提交日期2006.5論文答辯日期2006.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)答辯委員會(huì)主席教授教授評(píng)閱人2006年1月13日注1注明《國(guó)際十進(jìn)分類法UDC》的類號(hào)摘要摘要GaN基金屬半導(dǎo)體金屬（MSM

2、）結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器因其具有平面型、工藝簡(jiǎn)單、便于集成等優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱門課題之一。當(dāng)前，GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器在穩(wěn)態(tài)光照下的電流和響應(yīng)度隨偏壓變化的關(guān)系、實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的光增益現(xiàn)象以及持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)（PPC），都沒有明確的理論解釋，因此器件設(shè)計(jì)中難以保證GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器的性能。在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上，利用MATLAB和MEDICI軟件，對(duì)GaN基MSM紫外探測(cè)器進(jìn)行了仿真，獲得了該器件的暗電流與穩(wěn)態(tài)光照下電流的IV關(guān)系曲線。在使

3、用現(xiàn)有理論的仿真結(jié)果中，獲得的暗電流的IV曲線與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一致，而穩(wěn)態(tài)光照下IV關(guān)系曲線與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)測(cè)結(jié)果在非飽和段不吻合。并且現(xiàn)有理論無法解釋光增益現(xiàn)象，因此穩(wěn)態(tài)光照下電流隨偏壓變化的關(guān)系成為本文研究的重點(diǎn)之一。通過求解一維電流連續(xù)性方程和傳輸方程，同時(shí)考慮表面態(tài)陷阱的作用，建立了GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器在穩(wěn)態(tài)光照下IV關(guān)系的解析模型。所建立模型的理論計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)測(cè)結(jié)果一致，該模型成功解釋在非飽和段穩(wěn)態(tài)光照下電流與

4、響應(yīng)度隨偏壓快速變化的原因。利用該模型推導(dǎo)了穩(wěn)態(tài)光照下響應(yīng)度方程，該方程能解釋在GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器中出現(xiàn)的光增益現(xiàn)象。因?yàn)镻PC效應(yīng)對(duì)紫外探測(cè)器的靈敏度、噪聲特性以及響應(yīng)速度都有負(fù)面影響，且其缺少確定的理論解釋，所以是論文研究的又一重點(diǎn)。利用MEDICI仿真軟件和ShockleyReadHall模型研究了體內(nèi)陷阱對(duì)PPC效應(yīng)的影響，結(jié)果表明體內(nèi)陷阱與PPC效應(yīng)無關(guān)系。利用勢(shì)壘復(fù)合模型和本文提出的穩(wěn)態(tài)光照下IV關(guān)系的解析模型對(duì)P

5、PC效應(yīng)進(jìn)行研究，建立了光照停止后電流隨時(shí)間衰減的解析模型，即PPC效應(yīng)模型，該模型的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合，證明了表面態(tài)陷阱是導(dǎo)致PPC效應(yīng)的根本原因。結(jié)合本文建立的穩(wěn)態(tài)光照下IV關(guān)系的理論模型、光照停止后電流隨時(shí)間衰減的解析模型以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究成果，設(shè)計(jì)了一種無非線性、無PPC效應(yīng)的低暗電流GaN基MSM結(jié)構(gòu)紫外探測(cè)器，并使用MEDICI仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：GaN，紫外光探測(cè)器，MSM，光電流，持續(xù)