GaN 基 p-i-n 紫外探测器性能讨论科技在进展,探测技术也越来越先进,最先出现的红外和激光探测的科研成果已经不能满足需要
新兴的紫外探测技术越来越受到重视,在军民两个领域均占据重要席位
GaN 基 p-i-n 型紫外探测器具有工作电压低,输入阻抗高,暗电流低等优势,是目前紫外探测技术进展的一个主要方向
本论文针对 GaN 基 p-i-n 紫外探测器进行优化并分析其性能
根据 p-i-n 结构的紫外探测器的工作原理,分析不同的本征 i 层厚度对器件性能的影响,以及不同的尺寸对器件的影响
通过表征其结晶质量、电流电压特性、电容电压特性以及光谱响应特性,对其性能进行了详细分析
并且将该探测器管芯加工成不同的尺寸,分别测试光电流和暗电流,计算出光暗电流比,比较分析
本文发现紫外探测器的 i-GaN 层厚度的增加,能提升结晶质量
本文中结晶质量最好的外延片 i 层厚度为 990 nm,根据公式得到,螺位错密度和刃位错密度分别为 3
6 1011 cm-2 和 8
8 1011 cm-2
认为 i 层厚度的逐步加厚,可以降低位错密度,提高结晶质量
针对该外延片分别进行 I-V 曲线分析、C-V 曲线分析和光谱响应分析
通过I-V 测试得到,在反向 1 V 偏压下的漏电流只有 0
19 pA,光电流为 66 nA,相差了5 个数量级,说明 i 层对光的有效吸收能力很强,光生载流子的产生率很高
通过 C-V 曲线可以得到 i 层的本征掺杂浓度
通过光谱响应测试得到,355 nm 时,光电流达到 4
56 10-8 A,光谱响应度达到 0
18 A/W
说明该器件性能良好,值得继续讨论
比较并分析了不同尺寸的探测器的光电流的和暗电流的 I-V 曲线,分析表明随着紫外探测器芯片尺寸的增大,暗电流和光电流在相同的偏置电压下均增加
本文实验结果中性能最好的器件在反向 5 V 偏压下的光暗电流
