MgZnO MSM结构紫外光探测器特性研究

摘要

近年来,MgZnO基日盲紫外光探测器由于在紫外通讯、导弹预警以及火焰探测等方面具有巨大的应用潜力而受到人们的广泛关注,是当前光通信和光电子领域研究的热点课题之一。论文在经典半导体理论的基础上,结合器件实验,建立了适于模拟MgZnO金属-半导体-金属(Metal-semiconductor-Metal,MSM)紫外光探测器的数值模型,进而研究了不同电极结构对于器件特性的影响。具体内容如下:
　　首先,考虑到 MgZnO的基本材料特性,通过求解泊松方程、电流连续性方程以及电流密度方程建立了适于常规矩形电极结构MgZnO MSM光电探测器的二维数值模型,获得了器件的电场分布、暗电流以及光电流特性。通过与器件实验结果相对比验证了模型的正确性。
　　其次,基于几何光学理论,建立了适于三棱柱形和半圆柱形电极结构的光产生与吸收模型,对MgZnO MSM探测器的稳态和瞬态特性进行了数值仿真。研究表明,三棱柱形和半圆柱形电极能使部分被电极反射的入射光重新照射到MgZnO吸收层表面,进而提高器件特性。
　　最后,研究了非对称电极(包括不对称功函数电极和不对称接触面积电极)对MgZnO MSM探测器特性的影响。研究表明,非对称结构的电极能够在不牺牲光电流的情况下有效地抑制暗电流并提高器件的PDR(Photo-to-dark current ratio)值。在此基础上,论文提出具有不对称功函数三棱柱形和半圆柱形电极MgZnO MSM光探测器结构并对该新型探测器进行了数值模拟。

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第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外相关课题的研究进展

1.3论文的主要研究内容

第二章MSM结构光探测器的工作原理

2.1 光探测器的主要参数及其物理意义

2.2 MSM结构光探测器的基本工作原理

2.3肖特基结构的电流—电压特性

2.4 MSM结构光探测器的电流—电压特性

2.5 MSM结构光探测器的电容—电压特性

2.6 本章小结

第三章 MgZnO MSM紫外光探测器的制备与器件建模

3.1实验制备

3.2半导体方程与物理模型

3.3数值建模与求解

3.4 MgZnO MSM紫外光探测器特性分析

3.5 本章小结

第四章新型电极结构MgZnO MSM光探测器研究

4.1三棱柱形和半圆柱形MgZnO MSM紫外光探测器研究

4.2不对称电极结构MgZnO MSM紫外光探测器研究

4.3不对称功函数三棱柱形和半圆柱形电极MSM光探测器

4.4本章小结

第五章总结与展望

致谢

参考文献

研究成果