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
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 厦门大学物理系, 福建 厦门 361005
2 集美大学理学院,福建 厦门 361021
采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)测试方法对 4H-SiC上 热氧化生长的氧化硅(SiOx)薄膜表面形貌进行观测,并分析研究 SiOx 薄膜和 SiOx/4H-SiC 界面的相关性质, 包括拟合 Si2p、O1s 和 C1s 的 XPS谱线和分析其相应的结合能,以及分析SiOx 层中各主要元素随不同深度的 组分变化情况,从而获得该热氧化 SiOx 薄膜的化学组成和化学态结构,并更好地了解其构成情况 以及 SiOx/4H-SiC 的界面性质。
SiOx薄膜 热氧化 X射线光电子能谱 materials SiOx film thermal oxidation 4H-SiC X-ray photoelectron spectroscopy 4H-SiC
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 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
