黑硅光電探測器的制備及性能研究.pdf

1、硫系元素過飽和摻雜硅材料具有寬光譜高吸收的特性，且摻雜元素在適當(dāng)條件下能夠釋放價電子成為自由載流子，使摻雜層成為重?fù)絅+層，這些特性使得硫族過飽和摻雜硅材料在紅外探測、高靈敏度成像、集成光通信和光伏轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價值。本文通過飛秒激光輻照氣相摻雜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硫過飽和摻雜硅材料的制備，并通過該種材料制備高性能的光電探測器。本文主要工作如下：
　　1、利用飛秒激光技術(shù)在SF6氣氛中制備硫過飽和摻雜硅材料，并制備基于該材料的N

2、+-N異質(zhì)結(jié)光電探測器。主要研究了基底、能流、退火條件、電極材料和鈍化材料等對器件性能的影響，研究結(jié)果表明采用N型高阻硅、低能流、合適的快速熱退火、鋁電極和a-Si:H鈍化有利于提高器件的性能和穩(wěn)定度。通過該結(jié)果有針對性地優(yōu)化器件性能，不斷提高器件的響應(yīng)度。
　　2、搭建了光電探測器光譜響應(yīng)測試系統(tǒng)，使用替代法能夠準(zhǔn)確測試樣品的響應(yīng)度；同時對所制備的光電探測器的性能進(jìn)行了全面測試，主要進(jìn)行的測試有：光譜響應(yīng)度、暗電流、響應(yīng)時間、結(jié)

3、電容和頻率響應(yīng)等。
　　目前制備的硫過飽和摻雜硅基光電探測器在寬光譜范圍內(nèi)(400-1200 nm)實(shí)現(xiàn)了高響應(yīng)，器件的響應(yīng)度隨偏壓的增加而增加，優(yōu)化的器件在-0.5 V下的外量子效率就超過了100％，在850 nm下的響應(yīng)度為76 A/W@-1.5 V，165 A/W@-3 V和227 A/W@-5 V；在1100 nm下的響應(yīng)度為160 A/W@-1.5 V，351 A/W@-3 V和528 A/W@-5 V，比商用硅光電探測