红外与毫米波学报, 2011, 30 (3): 246, 网络出版: 2011-06-14  

平面型GaN p-n结探测器的制备与性能

Fabrication and properties of planar GaN pn detector
包西昌 1,2,*张文静 1,2刘诗嘉 1,3李超 1,2李向阳 1,3
作者单位
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室,上海200083
2 中国科学院研究生院,北京100039
3 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海200083
摘要
采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了pGaN单晶薄膜.高温(>1100℃)处理及未处理样品的双晶摇摆曲线测试表明高于1150℃会使材料的晶体质量明显变差,这为平面型紫外探测器制备中的部分注入激活条件提供了选择依据.通过TRIM软件优化了注入条件,在选择性注入改型材料上成功制备了平面GaN pn结型光电探测器.测试结果表明:室温下的零偏压暗电流密度为4.7 nA/cm2,而-5 V偏压下的暗电流密度则达到了67 μA/cm2.室温下的峰值响应率0.065 A/W出现在368 nm处.在低温下器件的峰值响应明显降低,80 K时,360 nm处的峰值响应率仅为0.039 A/W.禁带宽度、串联电阻、内建电场等是引起探测器响应率随温度降低的原因.
Abstract
The annealing temperature dependence of FWHM of Xray rocking curves of pGaN layers grown on sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) were studied. The results show that the quality of pGaN became worse at annealing temperature higher than 1150℃. The implantation conditions were simulated by TRIM. The planar GaN pn detectors were fabricated by Si implantation into pGaN. The currentvoltage (IV) curve at room temperature shows that the dark current density is 4.7nA/cm2 at zero voltage bias. The peak responsivity is 0.065 A/W and 0.039A/W at 368 nm at room temperature and 80 K, respectively. It decreases obviously with the decrease of temperature as a result of the changes in bandgap, series resistance, and buildin potential with temperature.

包西昌, 张文静, 刘诗嘉, 李超, 李向阳. 平面型GaN p-n结探测器的制备与性能[J]. 红外与毫米波学报, 2011, 30(3): 246. BAO XiChang, ZHANG WenJing, LIU ShiJia, LI Chao, LI XiangYang. Fabrication and properties of planar GaN pn detector[J]. Journal of Infrared and Millimeter Waves, 2011, 30(3): 246.

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