基于多孔碳化硅Schottky二极管紫外探测器仿真研究

摘要

碳化硅（SiC）材料具有禁带宽度大、击穿电场高、介电常数低、热稳定性好等特点，在高频大功率电子器件以及耐高温光电器件方面呈现出极大的潜力。随着探测技术的快速发展，高性能紫外探测器逐渐成为研究热点。SiC基肖特基紫外探测器具有暗电流低、响应速度快、易于集成等优点，在导弹追踪、火灾探测、臭氧层监测、紫外天文学等军民两用领域具有广阔的应用前景，受到广泛关注。
　　基于已有的碳化硅材料在近紫外波段的吸收系数和反射系数，结合多孔碳化硅材料结构特点及其反射特性，计算拟合得到碳化硅及多孔碳化硅在全紫外波段的光学参数折射率和消光系数，解决了材料紫外波段光学参数不完备的问题。
　　利用TCAD仿真软件对碳化硅肖特基紫外探测器进行了仿真研究，仿真了探测器的紫外光谱响应、量子效率、响应度、I-V特性、光/暗电流和响应时间等特性。
　　普通碳化硅肖特基紫外探测器的仿真结果表明：（1）紫外探测器在峰值290 nm处的量子效率和响应度分别为35.70％和83.57 mA/W，而实验值290 nm处的量子效率在36.14%，响应度为84.53 mA/W，仿真结果基本与实验值吻合；（2）紫外探测的暗电流和响应时间分别为8×10-14 A和21 ns，与实验结果的数量级一致；（3）紫外探测器响应度受外加偏压、外延层厚度和浓度影响。
　　基于多孔碳化硅肖特基紫外探测器仿真结果表明：（1）紫外探测器在峰值290 nm处的量子效率和响应度分别为46.64%和108.99 mA/W，与普通碳化硅肖特基紫外探测器相比，分别提高了10.94%和25.42 mA/W，增长幅度达到30.64%。（2）紫外探测器的暗电流和响应时间分别为7.8×10-14 A和35 ns，与普通碳化硅肖特基紫外探测器相比量级保持不变。研究结果表明，基于多孔碳化硅肖特基紫外探测器在保持暗电流和响应时间增加不多的情况下，量子效率和响应度大幅度提高。

目录

第一章 文献综述

1.1 紫外探测器

1.2 Schottky紫外探测器

1.3 碳化硅Schottky紫外探测器

1.4 本文研究内容

第二章 碳化硅Schottky紫外探测器的仿真

2.1物理模型的选择

2.2 碳化硅Schottky紫外探测器光电特性仿真

2.3 影响探测器响应度的因素

2.4 本章小结

第三章 基于多孔碳化硅Schottky紫外探测器的仿真

3.1 多孔碳化硅材料

3.2 多孔碳化硅Schottky紫外探测器光电特性仿真

3.3讨论与分析

3.4 本章小结

第四章 总结和展望

4.1 总结

4.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

声明