陳守迎+張聰+湯德勇

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，GaN基紫外材料在社會生產(chǎn)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，這項技術(shù)的充分發(fā)展，被認為是和發(fā)光二極管、激光器具有同樣作用的一種器材?；趯捊麕О雽?dǎo)體材料的GaN紫外探測器由于具有探測波長可調(diào)控性、工藝兼容性好、構(gòu)造種類比較繁多等特點，現(xiàn)階段它已經(jīng)成為了同行界廣泛研究的一個對象。GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器因為其具有很好的相應(yīng)性能與很快的反應(yīng)速度所以受到業(yè)界人士的如此青睞。筆者以肖特基結(jié)構(gòu)探測器的不足之處作為著手點，研究并分析了這種新型的GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器。

關(guān)鍵詞GaN；肖特基結(jié)構(gòu)；紫外探測器；AlGaN

中圖分類號：TN23 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0009-02

現(xiàn)階段，GaN紫外光探測器被認為是和藍光發(fā)光二極管、藍光激光器具有同樣作用的一種器具。早在20世紀(jì)末期，US就規(guī)定在寬禁帶半導(dǎo)體的生產(chǎn)目標(biāo)，凡是壽命在1000 h的紫外光探測器和壽命為1000 h的藍光發(fā)光二極管、藍光紫光激光器都將成為GaN材料的主要研究對象。全球范圍內(nèi)已經(jīng)有很多個不同的國家對這種GaN紫外探測儀進行了各種結(jié)構(gòu)形式的探究和研制，如光電導(dǎo)結(jié)構(gòu)、p-n結(jié)構(gòu)、p-i-n、p-π-n結(jié)構(gòu)、肖特基結(jié)構(gòu)、MSM結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在上面這些不同類型的探測儀當(dāng)中，肖特基結(jié)構(gòu)由于具有勢壘高度高、回避p型等特征，成為業(yè)界最常使用的一種結(jié)構(gòu)類型，不過經(jīng)過一段時間的使用實踐我們也可以看到它有一個明顯的不足之處：很容易受到一些狀態(tài)的影響，筆者對此進行了專門的分析，詳細情況如下。

1結(jié)構(gòu)示意圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖1AlGaN肖特基型紫外探測器

圖1是GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測儀結(jié)構(gòu)示意圖。20世紀(jì)末期的時候，就有專門的研究者對GaN的光電導(dǎo)性能展開了探究。在接下來的時間里，對于GaN基光電子器具的研究長時間受到下面兩個問題的困擾而不能順利進行下去：缺乏優(yōu)質(zhì)的單晶襯底材料（藍寶石襯底與GaN的晶格失配度很高）；找不到合適的措施對GaN完成p型摻雜這項工作。這項工作進行的步驟如下：用低壓（1.013×104 Pa）MOCVD方法在藍寶石（0001）襯底上生長六方相GaN，其他的幾種材料分別是三甲基鎵（TMGa）、氮源為高純氨氣（NH3）以及載氣為氫氣（H2）。在具體的研制過程中，用來對各種材料器件進行測試的一個APPS來自US的一所大學(xué)，通過這個軟件來完成模擬計算工作，通過這個工具我們可以完成對光伏特性的研究。在具體的測算過程中，主要的探究對象是AlGaN（在這里我們先假設(shè)Al組分約為15.1%）窗口層的數(shù)據(jù)會對器具產(chǎn)生一定的作用。第一步我們要在550.1℃生長一個低溫GaN緩沖層（buffer），厚度大概是20.1 nm，接下來我們要在1100.1℃生長高摻雜n型GaN外延層，厚度大概是1.1 μm，混合濃度為5.1×1018 cm-3；接著生長本征GaN外延層，厚度約為0.6 μm，電子濃度為1×10 cm-3。

在對該結(jié)構(gòu)類型的紫外探測儀的暗電流以及C-V特征進行檢測的時候我們使用的是HP4280檢測儀。通過該項檢測工作，最后我們可以得到該類型的紫外探測儀能夠產(chǎn)生的光響應(yīng)曲線的類型。在具體的測試工作中我們使用到的光源為75 W的氙燈，它發(fā)出的光通過折射，返回進入單色器具，然后又反射到器具上。探測器串聯(lián)一個2 kΩ負載電阻，與電源形成一個回路，在它的作用之下獲取光電流信號，然后通過Si紫外探測儀來對目標(biāo)進行確定，從而得到GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器的光響應(yīng)曲線。使用的時間的長短是檢測體系光源使用過程中325.1 nm的He-Cd激光器，在對光線進行調(diào)整以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。光線會照射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備接2 kΩ負載電阻，示波設(shè)備與負載電阻設(shè)備遵循并聯(lián)的連接形式，從示波設(shè)備能夠看到探測設(shè)備的光信號波狀，從中可以獲得該紫外探測設(shè)備的響應(yīng)所需的時間的長短。

2模擬計算結(jié)果與討論

2.1 新結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)器件的性能比較

一般情況下，一些比較普通的肖特基結(jié)構(gòu)類型的紫外探測設(shè)備中，表面態(tài)所引起的表面復(fù)合容易引起設(shè)備量子性能的變小，我們對不同的復(fù)合性能的結(jié)構(gòu)類型與比較常見的結(jié)構(gòu)類型的設(shè)備進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間在性能上的卻別。如圖2（a）、（b）所示，分別表示的是表面復(fù)合速度為1.1×107 cm/s，1.1×1010 cm/s時的結(jié)構(gòu)特點、一般的結(jié)構(gòu)類型，GaN紫外探測設(shè)備的響應(yīng)光譜，在這種情況下，n型AlGaN層的薄厚是20.1 nm、載流子為1.1×1016 cm-3的濃度都可以看得出來，當(dāng)表面復(fù)合速率為1.1×105 cm/s的情況下，不管是什么類型的結(jié)構(gòu)設(shè)備它的量子性能之間的區(qū)別性都沒有太大的顯現(xiàn)，同時其量子性能會隨隨著其波射的長度變化發(fā)生細微的變化，響應(yīng)光譜很平；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×107 cm/s時，新結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了無論在長波、短波，新結(jié)構(gòu)的量子效率都高于普通結(jié)構(gòu)，但是兩者的響應(yīng)光譜在短波處都有所下降；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×105 cm/s時，新的結(jié)構(gòu)體系與普通的結(jié)構(gòu)體系之間具有很大的區(qū)別性，新結(jié)構(gòu)器件的量子效率明顯高于普通結(jié)構(gòu)的探測器，涉及到的范圍值為331.1 nm到361.1 nm，該種類型的結(jié)構(gòu)體系的主要特點在于量子性能要比一般的性能好得多。

圖2

2.2 對該紫外探測器的暗電流和C-V特性的測試

根據(jù)上圖顯示的檢測體系，測量得到該紫外探測器的光響應(yīng)曲線，這種類型的監(jiān)測體系使用的光源是75 W的氙燈，它所發(fā)出的光在經(jīng)過器調(diào)設(shè)備進行轉(zhuǎn)折調(diào)節(jié)以后射入單色設(shè)備，接著又反射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備連接著2 kΩ負載電阻，和與電源共同形成一個回路系統(tǒng)，通過負載電阻取得的光電流信號，在通過Si紫外探測設(shè)備進行目標(biāo)的明確以后，我們可以獲得GaN肖特基體系紫外探測設(shè)備的光響應(yīng)曲線。響應(yīng)時間檢測體系會讓光源為325.1 nm的He-Cd激光設(shè)備，該設(shè)備產(chǎn)生的光線經(jīng)過斬波設(shè)備調(diào)節(jié)以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。

2.3 時間響應(yīng)依賴于肖特基接觸面積、材料的摻雜和遷移率

在響應(yīng)性能方面肖特基二極管具備一定的平滑性，適于寬帶光電探測器，響應(yīng)效率的最大值要受到半透明頂部接觸的光反射狀態(tài)的限制。最初研制出來的肖特基GaN光電探測設(shè)備使用的是Ti/GaN二極管，通過這一點我們可以看到主要的限制范圍僅僅為20，而其具體的響應(yīng)性能為130.1 mA/W，有專門的研究人員采用的是5nmPd在n型GaN上制成肖特基二極管，響應(yīng)性能為180.1 mA/w，在RC電路的限制之下，反向偏壓為-1.35 V時，等效噪聲功率為4.0nw；E.Monroy等人。使用MOCVD該項工具的時候在藍寶石襯底上制備Au、Ni及半透明性質(zhì)的Si：AIGaN肖特基光電探測設(shè)備，最后的檢測結(jié)果顯示響應(yīng)性能和設(shè)備尺寸與肖特基金屬不存在任何關(guān)系，AlGaN肖特基光電探測設(shè)備的響應(yīng)性能在零偏壓的情況下是29.4 mA/W，通常情況下為14.1 ns，具有相同作用的噪聲性能為41.5nw。為了研制快速反應(yīng)設(shè)備，可在未摻雜的頂層用肖特基接觸，在重摻雜的底層用歐姆接觸發(fā)展垂直結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論

在研制藍光紫光和紫外光大功率短波長耐高溫設(shè)備這一項上，GaN材料已經(jīng)取得了一定的進步，GaN紫外探測設(shè)備現(xiàn)階段仍然處在研究過程中，這對于波長超過365.1 nm的可見光和紅外光不具有任何特殊的影響，但是對于那些波長不夠長，短于365.1 nm的紫外光就能夠產(chǎn)生很大的作用，能夠提高探測設(shè)備的靈敏性。目前主要面對一個問題還是材料問題，所以只要能夠找到合適的方式解決這個問題，那么固態(tài)紫外探測設(shè)備依靠它本身具備有的強大的特點將可以快速替代大部分的真空紫外探測設(shè)備，并能推廣其使用范圍。

參考文獻

[1]周梅，左淑華，趙德剛.一種新型GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].物理學(xué)報，2007（09）：5513-5517.

[2]劉萬金，胡小燕，喻松林.GaN基紫外探測器發(fā)展概況[J].激光與紅外，2012（11）：1210-1214.

[3]王俊，趙德剛，劉宗順，等.GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].半導(dǎo)體學(xué)報，2004（06）：711-714.

[4]李雪.GaN基紫外探測器[J].紅外，2004（05）：23-27.

[5]張德恒，劉云燕.GaN紫外光探測器[J].物理，2000（02）：82-85，113.

endprint

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，GaN基紫外材料在社會生產(chǎn)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，這項技術(shù)的充分發(fā)展，被認為是和發(fā)光二極管、激光器具有同樣作用的一種器材。基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的GaN紫外探測器由于具有探測波長可調(diào)控性、工藝兼容性好、構(gòu)造種類比較繁多等特點，現(xiàn)階段它已經(jīng)成為了同行界廣泛研究的一個對象。GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器因為其具有很好的相應(yīng)性能與很快的反應(yīng)速度所以受到業(yè)界人士的如此青睞。筆者以肖特基結(jié)構(gòu)探測器的不足之處作為著手點，研究并分析了這種新型的GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器。

關(guān)鍵詞GaN；肖特基結(jié)構(gòu)；紫外探測器；AlGaN

中圖分類號：TN23 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0009-02

現(xiàn)階段，GaN紫外光探測器被認為是和藍光發(fā)光二極管、藍光激光器具有同樣作用的一種器具。早在20世紀(jì)末期，US就規(guī)定在寬禁帶半導(dǎo)體的生產(chǎn)目標(biāo)，凡是壽命在1000 h的紫外光探測器和壽命為1000 h的藍光發(fā)光二極管、藍光紫光激光器都將成為GaN材料的主要研究對象。全球范圍內(nèi)已經(jīng)有很多個不同的國家對這種GaN紫外探測儀進行了各種結(jié)構(gòu)形式的探究和研制，如光電導(dǎo)結(jié)構(gòu)、p-n結(jié)構(gòu)、p-i-n、p-π-n結(jié)構(gòu)、肖特基結(jié)構(gòu)、MSM結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在上面這些不同類型的探測儀當(dāng)中，肖特基結(jié)構(gòu)由于具有勢壘高度高、回避p型等特征，成為業(yè)界最常使用的一種結(jié)構(gòu)類型，不過經(jīng)過一段時間的使用實踐我們也可以看到它有一個明顯的不足之處：很容易受到一些狀態(tài)的影響，筆者對此進行了專門的分析，詳細情況如下。

1結(jié)構(gòu)示意圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖1AlGaN肖特基型紫外探測器

圖1是GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測儀結(jié)構(gòu)示意圖。20世紀(jì)末期的時候，就有專門的研究者對GaN的光電導(dǎo)性能展開了探究。在接下來的時間里，對于GaN基光電子器具的研究長時間受到下面兩個問題的困擾而不能順利進行下去：缺乏優(yōu)質(zhì)的單晶襯底材料（藍寶石襯底與GaN的晶格失配度很高）；找不到合適的措施對GaN完成p型摻雜這項工作。這項工作進行的步驟如下：用低壓（1.013×104 Pa）MOCVD方法在藍寶石（0001）襯底上生長六方相GaN，其他的幾種材料分別是三甲基鎵（TMGa）、氮源為高純氨氣（NH3）以及載氣為氫氣（H2）。在具體的研制過程中，用來對各種材料器件進行測試的一個APPS來自US的一所大學(xué)，通過這個軟件來完成模擬計算工作，通過這個工具我們可以完成對光伏特性的研究。在具體的測算過程中，主要的探究對象是AlGaN（在這里我們先假設(shè)Al組分約為15.1%）窗口層的數(shù)據(jù)會對器具產(chǎn)生一定的作用。第一步我們要在550.1℃生長一個低溫GaN緩沖層（buffer），厚度大概是20.1 nm，接下來我們要在1100.1℃生長高摻雜n型GaN外延層，厚度大概是1.1 μm，混合濃度為5.1×1018 cm-3；接著生長本征GaN外延層，厚度約為0.6 μm，電子濃度為1×10 cm-3。

在對該結(jié)構(gòu)類型的紫外探測儀的暗電流以及C-V特征進行檢測的時候我們使用的是HP4280檢測儀。通過該項檢測工作，最后我們可以得到該類型的紫外探測儀能夠產(chǎn)生的光響應(yīng)曲線的類型。在具體的測試工作中我們使用到的光源為75 W的氙燈，它發(fā)出的光通過折射，返回進入單色器具，然后又反射到器具上。探測器串聯(lián)一個2 kΩ負載電阻，與電源形成一個回路，在它的作用之下獲取光電流信號，然后通過Si紫外探測儀來對目標(biāo)進行確定，從而得到GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器的光響應(yīng)曲線。使用的時間的長短是檢測體系光源使用過程中325.1 nm的He-Cd激光器，在對光線進行調(diào)整以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。光線會照射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備接2 kΩ負載電阻，示波設(shè)備與負載電阻設(shè)備遵循并聯(lián)的連接形式，從示波設(shè)備能夠看到探測設(shè)備的光信號波狀，從中可以獲得該紫外探測設(shè)備的響應(yīng)所需的時間的長短。

2模擬計算結(jié)果與討論

2.1 新結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)器件的性能比較

一般情況下，一些比較普通的肖特基結(jié)構(gòu)類型的紫外探測設(shè)備中，表面態(tài)所引起的表面復(fù)合容易引起設(shè)備量子性能的變小，我們對不同的復(fù)合性能的結(jié)構(gòu)類型與比較常見的結(jié)構(gòu)類型的設(shè)備進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間在性能上的卻別。如圖2（a）、（b）所示，分別表示的是表面復(fù)合速度為1.1×107 cm/s，1.1×1010 cm/s時的結(jié)構(gòu)特點、一般的結(jié)構(gòu)類型，GaN紫外探測設(shè)備的響應(yīng)光譜，在這種情況下，n型AlGaN層的薄厚是20.1 nm、載流子為1.1×1016 cm-3的濃度都可以看得出來，當(dāng)表面復(fù)合速率為1.1×105 cm/s的情況下，不管是什么類型的結(jié)構(gòu)設(shè)備它的量子性能之間的區(qū)別性都沒有太大的顯現(xiàn)，同時其量子性能會隨隨著其波射的長度變化發(fā)生細微的變化，響應(yīng)光譜很平；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×107 cm/s時，新結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了無論在長波、短波，新結(jié)構(gòu)的量子效率都高于普通結(jié)構(gòu)，但是兩者的響應(yīng)光譜在短波處都有所下降；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×105 cm/s時，新的結(jié)構(gòu)體系與普通的結(jié)構(gòu)體系之間具有很大的區(qū)別性，新結(jié)構(gòu)器件的量子效率明顯高于普通結(jié)構(gòu)的探測器，涉及到的范圍值為331.1 nm到361.1 nm，該種類型的結(jié)構(gòu)體系的主要特點在于量子性能要比一般的性能好得多。

圖2

2.2 對該紫外探測器的暗電流和C-V特性的測試

根據(jù)上圖顯示的檢測體系，測量得到該紫外探測器的光響應(yīng)曲線，這種類型的監(jiān)測體系使用的光源是75 W的氙燈，它所發(fā)出的光在經(jīng)過器調(diào)設(shè)備進行轉(zhuǎn)折調(diào)節(jié)以后射入單色設(shè)備，接著又反射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備連接著2 kΩ負載電阻，和與電源共同形成一個回路系統(tǒng)，通過負載電阻取得的光電流信號，在通過Si紫外探測設(shè)備進行目標(biāo)的明確以后，我們可以獲得GaN肖特基體系紫外探測設(shè)備的光響應(yīng)曲線。響應(yīng)時間檢測體系會讓光源為325.1 nm的He-Cd激光設(shè)備，該設(shè)備產(chǎn)生的光線經(jīng)過斬波設(shè)備調(diào)節(jié)以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。

2.3 時間響應(yīng)依賴于肖特基接觸面積、材料的摻雜和遷移率

在響應(yīng)性能方面肖特基二極管具備一定的平滑性，適于寬帶光電探測器，響應(yīng)效率的最大值要受到半透明頂部接觸的光反射狀態(tài)的限制。最初研制出來的肖特基GaN光電探測設(shè)備使用的是Ti/GaN二極管，通過這一點我們可以看到主要的限制范圍僅僅為20，而其具體的響應(yīng)性能為130.1 mA/W，有專門的研究人員采用的是5nmPd在n型GaN上制成肖特基二極管，響應(yīng)性能為180.1 mA/w，在RC電路的限制之下，反向偏壓為-1.35 V時，等效噪聲功率為4.0nw；E.Monroy等人。使用MOCVD該項工具的時候在藍寶石襯底上制備Au、Ni及半透明性質(zhì)的Si：AIGaN肖特基光電探測設(shè)備，最后的檢測結(jié)果顯示響應(yīng)性能和設(shè)備尺寸與肖特基金屬不存在任何關(guān)系，AlGaN肖特基光電探測設(shè)備的響應(yīng)性能在零偏壓的情況下是29.4 mA/W，通常情況下為14.1 ns，具有相同作用的噪聲性能為41.5nw。為了研制快速反應(yīng)設(shè)備，可在未摻雜的頂層用肖特基接觸，在重摻雜的底層用歐姆接觸發(fā)展垂直結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論

在研制藍光紫光和紫外光大功率短波長耐高溫設(shè)備這一項上，GaN材料已經(jīng)取得了一定的進步，GaN紫外探測設(shè)備現(xiàn)階段仍然處在研究過程中，這對于波長超過365.1 nm的可見光和紅外光不具有任何特殊的影響，但是對于那些波長不夠長，短于365.1 nm的紫外光就能夠產(chǎn)生很大的作用，能夠提高探測設(shè)備的靈敏性。目前主要面對一個問題還是材料問題，所以只要能夠找到合適的方式解決這個問題，那么固態(tài)紫外探測設(shè)備依靠它本身具備有的強大的特點將可以快速替代大部分的真空紫外探測設(shè)備，并能推廣其使用范圍。

參考文獻

[1]周梅，左淑華，趙德剛.一種新型GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].物理學(xué)報，2007（09）：5513-5517.

[2]劉萬金，胡小燕，喻松林.GaN基紫外探測器發(fā)展概況[J].激光與紅外，2012（11）：1210-1214.

[3]王俊，趙德剛，劉宗順，等.GaN基肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器[J].半導(dǎo)體學(xué)報，2004（06）：711-714.

[4]李雪.GaN基紫外探測器[J].紅外，2004（05）：23-27.

[5]張德恒，劉云燕.GaN紫外光探測器[J].物理，2000（02）：82-85，113.

endprint

摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，GaN基紫外材料在社會生產(chǎn)已經(jīng)得到了廣泛地應(yīng)用，這項技術(shù)的充分發(fā)展，被認為是和發(fā)光二極管、激光器具有同樣作用的一種器材?；趯捊麕О雽?dǎo)體材料的GaN紫外探測器由于具有探測波長可調(diào)控性、工藝兼容性好、構(gòu)造種類比較繁多等特點，現(xiàn)階段它已經(jīng)成為了同行界廣泛研究的一個對象。GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器因為其具有很好的相應(yīng)性能與很快的反應(yīng)速度所以受到業(yè)界人士的如此青睞。筆者以肖特基結(jié)構(gòu)探測器的不足之處作為著手點，研究并分析了這種新型的GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器。

關(guān)鍵詞GaN；肖特基結(jié)構(gòu)；紫外探測器；AlGaN

中圖分類號：TN23 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）12-0009-02

現(xiàn)階段，GaN紫外光探測器被認為是和藍光發(fā)光二極管、藍光激光器具有同樣作用的一種器具。早在20世紀(jì)末期，US就規(guī)定在寬禁帶半導(dǎo)體的生產(chǎn)目標(biāo)，凡是壽命在1000 h的紫外光探測器和壽命為1000 h的藍光發(fā)光二極管、藍光紫光激光器都將成為GaN材料的主要研究對象。全球范圍內(nèi)已經(jīng)有很多個不同的國家對這種GaN紫外探測儀進行了各種結(jié)構(gòu)形式的探究和研制，如光電導(dǎo)結(jié)構(gòu)、p-n結(jié)構(gòu)、p-i-n、p-π-n結(jié)構(gòu)、肖特基結(jié)構(gòu)、MSM結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)構(gòu)等。在上面這些不同類型的探測儀當(dāng)中，肖特基結(jié)構(gòu)由于具有勢壘高度高、回避p型等特征，成為業(yè)界最常使用的一種結(jié)構(gòu)類型，不過經(jīng)過一段時間的使用實踐我們也可以看到它有一個明顯的不足之處：很容易受到一些狀態(tài)的影響，筆者對此進行了專門的分析，詳細情況如下。

1結(jié)構(gòu)示意圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)

圖1AlGaN肖特基型紫外探測器

圖1是GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測儀結(jié)構(gòu)示意圖。20世紀(jì)末期的時候，就有專門的研究者對GaN的光電導(dǎo)性能展開了探究。在接下來的時間里，對于GaN基光電子器具的研究長時間受到下面兩個問題的困擾而不能順利進行下去：缺乏優(yōu)質(zhì)的單晶襯底材料（藍寶石襯底與GaN的晶格失配度很高）；找不到合適的措施對GaN完成p型摻雜這項工作。這項工作進行的步驟如下：用低壓（1.013×104 Pa）MOCVD方法在藍寶石（0001）襯底上生長六方相GaN，其他的幾種材料分別是三甲基鎵（TMGa）、氮源為高純氨氣（NH3）以及載氣為氫氣（H2）。在具體的研制過程中，用來對各種材料器件進行測試的一個APPS來自US的一所大學(xué)，通過這個軟件來完成模擬計算工作，通過這個工具我們可以完成對光伏特性的研究。在具體的測算過程中，主要的探究對象是AlGaN（在這里我們先假設(shè)Al組分約為15.1%）窗口層的數(shù)據(jù)會對器具產(chǎn)生一定的作用。第一步我們要在550.1℃生長一個低溫GaN緩沖層（buffer），厚度大概是20.1 nm，接下來我們要在1100.1℃生長高摻雜n型GaN外延層，厚度大概是1.1 μm，混合濃度為5.1×1018 cm-3；接著生長本征GaN外延層，厚度約為0.6 μm，電子濃度為1×10 cm-3。

在對該結(jié)構(gòu)類型的紫外探測儀的暗電流以及C-V特征進行檢測的時候我們使用的是HP4280檢測儀。通過該項檢測工作，最后我們可以得到該類型的紫外探測儀能夠產(chǎn)生的光響應(yīng)曲線的類型。在具體的測試工作中我們使用到的光源為75 W的氙燈，它發(fā)出的光通過折射，返回進入單色器具，然后又反射到器具上。探測器串聯(lián)一個2 kΩ負載電阻，與電源形成一個回路，在它的作用之下獲取光電流信號，然后通過Si紫外探測儀來對目標(biāo)進行確定，從而得到GaN肖特基結(jié)構(gòu)紫外探測器的光響應(yīng)曲線。使用的時間的長短是檢測體系光源使用過程中325.1 nm的He-Cd激光器，在對光線進行調(diào)整以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。光線會照射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備接2 kΩ負載電阻，示波設(shè)備與負載電阻設(shè)備遵循并聯(lián)的連接形式，從示波設(shè)備能夠看到探測設(shè)備的光信號波狀，從中可以獲得該紫外探測設(shè)備的響應(yīng)所需的時間的長短。

2模擬計算結(jié)果與討論

2.1 新結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)器件的性能比較

一般情況下，一些比較普通的肖特基結(jié)構(gòu)類型的紫外探測設(shè)備中，表面態(tài)所引起的表面復(fù)合容易引起設(shè)備量子性能的變小，我們對不同的復(fù)合性能的結(jié)構(gòu)類型與比較常見的結(jié)構(gòu)類型的設(shè)備進行比較，發(fā)現(xiàn)它們之間在性能上的卻別。如圖2（a）、（b）所示，分別表示的是表面復(fù)合速度為1.1×107 cm/s，1.1×1010 cm/s時的結(jié)構(gòu)特點、一般的結(jié)構(gòu)類型，GaN紫外探測設(shè)備的響應(yīng)光譜，在這種情況下，n型AlGaN層的薄厚是20.1 nm、載流子為1.1×1016 cm-3的濃度都可以看得出來，當(dāng)表面復(fù)合速率為1.1×105 cm/s的情況下，不管是什么類型的結(jié)構(gòu)設(shè)備它的量子性能之間的區(qū)別性都沒有太大的顯現(xiàn)，同時其量子性能會隨隨著其波射的長度變化發(fā)生細微的變化，響應(yīng)光譜很平；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×107 cm/s時，新結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了無論在長波、短波，新結(jié)構(gòu)的量子效率都高于普通結(jié)構(gòu)，但是兩者的響應(yīng)光譜在短波處都有所下降；當(dāng)表面復(fù)合速率為1×105 cm/s時，新的結(jié)構(gòu)體系與普通的結(jié)構(gòu)體系之間具有很大的區(qū)別性，新結(jié)構(gòu)器件的量子效率明顯高于普通結(jié)構(gòu)的探測器，涉及到的范圍值為331.1 nm到361.1 nm，該種類型的結(jié)構(gòu)體系的主要特點在于量子性能要比一般的性能好得多。

圖2

2.2 對該紫外探測器的暗電流和C-V特性的測試

根據(jù)上圖顯示的檢測體系，測量得到該紫外探測器的光響應(yīng)曲線，這種類型的監(jiān)測體系使用的光源是75 W的氙燈，它所發(fā)出的光在經(jīng)過器調(diào)設(shè)備進行轉(zhuǎn)折調(diào)節(jié)以后射入單色設(shè)備，接著又反射到探測設(shè)備上，探測設(shè)備連接著2 kΩ負載電阻，和與電源共同形成一個回路系統(tǒng)，通過負載電阻取得的光電流信號，在通過Si紫外探測設(shè)備進行目標(biāo)的明確以后，我們可以獲得GaN肖特基體系紫外探測設(shè)備的光響應(yīng)曲線。響應(yīng)時間檢測體系會讓光源為325.1 nm的He-Cd激光設(shè)備，該設(shè)備產(chǎn)生的光線經(jīng)過斬波設(shè)備調(diào)節(jié)以后，由高速響應(yīng)的Si紫外探測器測量得到光脈沖的上升時間約為2Ls。

2.3 時間響應(yīng)依賴于肖特基接觸面積、材料的摻雜和遷移率

在響應(yīng)性能方面肖特基二極管具備一定的平滑性，適于寬帶光電探測器，響應(yīng)效率的最大值要受到半透明頂部接觸的光反射狀態(tài)的限制。最初研制出來的肖特基GaN光電探測設(shè)備使用的是Ti/GaN二極管，通過這一點我們可以看到主要的限制范圍僅僅為20，而其具體的響應(yīng)性能為130.1 mA/W，有專門的研究人員采用的是5nmPd在n型GaN上制成肖特基二極管，響應(yīng)性能為180.1 mA/w，在RC電路的限制之下，反向偏壓為-1.35 V時，等效噪聲功率為4.0nw；E.Monroy等人。使用MOCVD該項工具的時候在藍寶石襯底上制備Au、Ni及半透明性質(zhì)的Si：AIGaN肖特基光電探測設(shè)備，最后的檢測結(jié)果顯示響應(yīng)性能和設(shè)備尺寸與肖特基金屬不存在任何關(guān)系，AlGaN肖特基光電探測設(shè)備的響應(yīng)性能在零偏壓的情況下是29.4 mA/W，通常情況下為14.1 ns，具有相同作用的噪聲性能為41.5nw。為了研制快速反應(yīng)設(shè)備，可在未摻雜的頂層用肖特基接觸，在重摻雜的底層用歐姆接觸發(fā)展垂直結(jié)構(gòu)。

3結(jié)論

在研制藍光紫光和紫外光大功率短波長耐高溫設(shè)備這一項上，GaN材料已經(jīng)取得了一定的進步，GaN紫外探測設(shè)備現(xiàn)階段仍然處在研究過程中，這對于波長超過365.1 nm的可見光和紅外光不具有任何特殊的影響，但是對于那些波長不夠長，短于365.1 nm的紫外光就能夠產(chǎn)生很大的作用，能夠提高探測設(shè)備的靈敏性。目前主要面對一個問題還是材料問題，所以只要能夠找到合適的方式解決這個問題，那么固態(tài)紫外探測設(shè)備依靠它本身具備有的強大的特點將可以快速替代大部分的真空紫外探測設(shè)備，并能推廣其使用范圍。

參考文獻

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