分析并比较了4H-SiC p-i-n紫外光电探测器的电容-电压(C-V)特性 随温度和偏置电压的变化情况,观测到4H-SiC p-i-n结构中的深能级缺陷。结果表明：由于近零偏压时探测器i型层已处于 耗尽状态,其高频(1 MHz) C-V特性几乎不随反向偏压变化。随着温度升高,被热离化的自由载流子数量增多导 致高频结电容随之增大；探测器的低频(100 kHz)结电容比高频结电容具有更强的电压和温度依赖性,原因在于被深能级缺陷俘获的载流 子随反向偏压增大或随温度升高而被离化,从而对结电容产生影响。
光电子学 p-i-n紫外光电探测器 电容-电压 深能级缺陷 optoelectronics 4H-SiC 4H-SiC p-i-n ultraviolet photodetector capacitance-voltage deep-level defect
在常温下,用射频磁控溅射在石英衬底上沉积厚度约为200 nm 的TiO2薄膜,使用波长为248 nm 的KrF脉冲激光器,在不同功率密度下对薄膜样品进行辐照退火处理,并采用X射线衍射(XRD)、 拉曼(Raman)、X射线电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率 扫描隧道显微镜(HRTEM)以及选择区域电子衍射(SAED)、紫外可见分光光度计等方法分析不同 激光功率密度退火对TiO2薄膜的结构、表面形貌和透射率等性能的影响。结果表明当激光功率密度为0.5 J/cm2时,可获得高质量的锐钛矿TiO2薄膜,当继续增大光功率密度时,TiO2薄膜变为(1 1 0)取向的金红石相,其薄膜表面粗糙度也相应增大。
激光技术 KrF脉冲激光 薄膜 光学特性 laser techniques KrF pulse laser thin film TiO2 TiO2 optical property
介绍了4H-SiC材料用于高温、低电平紫外光电检测的优点,回顾总结了近年来4H-SiC基紫外 光电探测器的研究进展,分析了改善4H-SiC基紫外光电探测器性能参数如降低暗电流、提高光电响应 度等可采用的各种技术手段,探讨了4H-SiC基紫外光电探测器的发展趋势。
光电子学 紫外光电探测器 optoelectronics 4H-SiC 4H-SiC UV photodetector
1 厦门大学物理系,福建 厦门 361005
2 厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心,福建 厦门 361005
3 福建省半导体材料及应用重点实验室,福建 厦门 361005
应用ATLAS模拟软件,设计了吸收层与倍增层分离的(SAM)4H-SiC 雪崩光电探测器(APD)结构。 分析了不同外延层厚度和掺杂浓度对器件光谱响应的影响,对倍增层参数进行优化模拟,得出倍增层的最 优化厚度为0.26 μm,掺杂浓度为 9.0×1017 cm-3。模拟分析了该APD的反向IV特性、光增益、不同偏压下的光 谱响应和探测率等,结果显示该APD在较低的击穿电压－66.4 V下可获得较高的倍增因子105; 在0 V偏压下峰值响 应波长(250 nm)处的响应度为0.11A/W, 相应的量子效率为58%;临近击穿电压时,紫外可见比仍可达 1.5×103; 其归一化探测率最大可达 1.5×1016 cmHz1/2W-1。结果显示该APD具有较好的紫外探测性能。
光电子学 光谱响应 探测率 optoelectronics 4H-SiC 4H-SiC APD avalanche photodiode responsivity detectivity
1 厦门大学物理系,福建 厦门 361005
2 福建省半导体材料及应用重点实验室,福建 厦门 361005
3 厦门大学萨本栋微纳米技术研究中心,福建 厦门 361005
利用光电流谱法研究了300 K到60 K温度范围内的p-i-n结构4H-SiC紫外 光电探测器的暗电流及相对光谱响应特性。 研究发现随着温度的降低,探测器的暗电流和相对光谱响应都逐渐减小;而且,反向偏压越高,暗电流减小的速率越大。 在零偏压下,随着温度的降低,器件的相对光谱响应的峰值波长先向短波方向移动,后向长波方向移动,在60 K时移 至282 nm附近;同时观察到探测器的相对光谱响应范围略有缩小。此外,我们对器件p、i、n各层产生的光电流随温 度变化的机理进行讨论,提出了通过减少i层缺陷和适当减小n层掺杂浓度的方式来提高器件的相对光谱响应。
光电子学 p-i-n紫外光电探测器 温度特性 光电特性 optoelectronics 4H-SiC 4H-SiC p-i-n UV photodetector temperature dependence photoelectric properties
1 浙江海洋学院物理系, 浙江 舟山 316000
2 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
采用变温及时间分辨光致发光测量手段, 研究了分子束外延(MBE)设备生长的具有不同盖帽层的InAs量子点样品。发现InxGa1-xAs盖帽层可以减小InAs量子点所受的应力、降低位错及缺陷的产生, 使发光峰强度增大。但x值过大(x≥0.3)将导致材料质量降低, 产生多峰结构。随着温度升高, 载流子在GaAs势垒层和量子点之间迁移, 而介面势垒阻碍载流子的迁移。研究了InAs量子点的时间分辨谱, 发现了覆盖低In组分InGaAs层及AlAs层的量子点发光衰退谱符合双指数衰退规律, 分析了不同量子点的发光具有不同衰退规律的原因。
薄膜 应力缓冲层 时间分辨光致发光谱 InAs量子点
1 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
2 厦门大学微机电中心, 福建 厦门 361005
介绍了利用KrF准分子脉冲激光对氢化非晶碳化硅(a-SiC∶H)薄膜进行激光退火以实现薄膜的结晶化。利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在单晶Si(100)衬底上制备a-SiC∶H薄膜, 再用不同能量密度的激光对薄膜样品进行退火。分析表明, 选用合适能量密度的激光退火能够实现a-SiC∶H薄膜的结晶化, 且结晶颗粒大小随着入射激光能量密度的增加而增大; 显微图表明当入射能量密度超过200 mJ/cm2时, 薄膜表面出现由热弹性波引起的表面波纹现象, a-SiC∶H薄膜结晶过程为液相结晶; 傅里叶红外谱(FTIR)表明随着入射能量密度增加, 薄膜中氢含量降低, Si-C峰增强并且峰位出现蓝移, 薄膜的结晶度提高。
激光光学 激光退火 a-SiC∶H薄膜 表面波纹现象
1 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
2 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
在4H-SiC基底上设计并制备了Al2O3/SiO2紫外双层减反射膜, 通过扫描电镜(SEM)和实测反射率谱来验证理论设计的正确性。利用编程计算得到Al2O3和SiO2的最优物理膜厚分别为42.0 nm和96.1 nm以及参考波长λ=280 nm处最小反射率为0.09％。由误差分析可知, 实际镀膜时保持双层膜厚度之和与理论值一致有利于降低膜系反射率。实验中应当准确控制SiO2折射率并使Al2O3折射率接近1.715。用电子束蒸发法在4H-SiC基底上淀积Al2O3/SiO2双层膜, 厚度分别为42 nm和96 nm。SEM截面图表明淀积的薄膜和基底间具有较强的附着力。实测反射率极小值为0.33％, 对应λ=276 nm, 与理论结果吻合较好。与传统SiO2单层膜相比, Al2O3/SiO2双层膜具有反射率小, 波长选择性好等优点, 从而论证了其在4H-SiC基紫外光电器件减反射膜上具有较好的应用前景。
薄膜光学 Al2O3/SiO2双层减反射膜 电子束蒸发 4H-SiC基底 折射率
1 厦门大学物理系，福建 厦门 361005
2 厦门大学微机电中心，福建 厦门 361005
对4H－SiC雪崩光电探测器的Ti／Al／Au p型欧姆接触进行了详细的研究。通过线性传输线模型(LTLM)测得经930℃退火后欧姆接触的最小比接触电阻为5．4×10－4Ωcm2。分别用扫描电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱(AES)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射谱(XRD)对退火前后的表面形貌、金属之间以及金－半接触界面之间相互反应及扩散情况进行测试与分析，发现了影响欧姆接触性能的主要原因。对采用此欧姆接触制备的4H－SiC雪崩光电探测器进行测试，发现器件的击穿电压约为－55V，此时其p型电极处的电压降仅为0．82mV，可以满足4H－SiC雪崩光电探测器在高压下工作的需要。
光电子学 p型欧姆接触 X射线光电子能谱 雪崩光电探测器 4H-SiC 4H－SiC p-type Ohmic contact X-ray photoelectron spectroscopy avalanche photodetector
1 厦门大学物理系,福建,厦门,361005
2 厦门大学萨本栋微机电中心,福建,厦门,361005
采用磁控溅射的方法在4H-SiC样品上分别沉积四种金属薄膜(Ag,Cu,Ni,Cr)形成Schottky接触,研究了不同温度退火对Schottky势垒高度的影响.通过对样品的I-V测试结果的拟合,得到各金属/4H-SiC Schottky接触的势垒高度以及理想因子.在反向偏压100V下,样品的反向漏电流小于10-10A,说明样品的反向特性良好.样品经过不同温度的退火后,发现Cu、Ni与4H-SiC的势垒高度(SBH)随退火温度的升高而提高,超过某一温度,其整流特性变差;Ag、Cr的SBH在退火后降低.SBH与金属功函数呈线性关系(Cr金属除外),斜率为0.11.
光电子学 Schottky势垒高度 退火 optoelectronics 4H-SiC 4H-SiC Schottky barrier height annealing
