GaN基光导器件的光电导研究及紫外薄膜材料均匀性测试系统

摘要

本文着重围绕氮化镓基材料性能进行了部分研究，制备了非故意掺杂的n型GaN光导探测器件，并对该器件进行了一系列测试、分析。实验发现GaN的持续光电导与照射光强有着一定的关系，变化光强会引起光电导曲线的显著变化，并且随着光强的增大，光电流随之增强。当有长波参与光照时，照射光由弱逐渐变强，所测的器件会由正常的光电导(PC)和持续光电导(PPC)响应逐渐过渡到负光电导(NPC)和负持续光电导(NPPC)，并且光强越强，该现象就越明显。分析认为，该现象是由于GaN作为一种直接宽带隙材料，其禁带中的电子陷阱与空穴陷阱对光生载流子俘获和复合竞争的结果。 另外，利用对材料透射率面分布来评价材料均匀性的原理，自主研制了一套紫外薄膜材料均匀性测试系统。该系统由氙灯、单色仪、外光路、二维步进扫描装置、光电探测器、数据采集和记录设备等部分组成，采用LabVIEW软件编程，可以实现对材料的无损伤测试，并对材料的非均匀性给出定量的评价。利用均匀性测试系统对不同结构和不同生长条件的GaN基外延材料进行了测试比较，测试结果显示，含铝65﹪的单层材料的均匀性要优于含铝为45﹪和30﹪的材料；缓冲层退火时间1000s的材料均匀性要优于退火时间300s的材料；缓冲层退火采用高低温结合的材料均匀性要优于仅采用低温退火的材料；生长过程中舟旋转的材料均匀性要优于舟不旋转的材料。该系统研制的成功，使得可以在芯片流片前，对材料进行筛选，将材料对器件均匀性的影响降到最低，节省了大量的人力、物力和财力。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2 Ⅲ族氮化物生长技术

1.3 Ⅲ族氮化物物理特性

1.4基于Ⅲ族氮化物的紫外探测器

1.5研究内容及论文的安排

参考文献:

第二章非故意掺杂n型GaN的光电导研究

2.1半导体光电探测器的一般理论

2.2光电导效应

2.3 GaN光导器件的制作

2.4 n型GaN光导器件测试

2.5小结

参考文献:

第三章紫外薄膜材料均匀性测试系统

3.1测试系统的结构设计

3.2组成设备的控制

3.3测试系统的应用

3.4小结

参考文献:

第四章GaN基薄膜材料的均匀性测试与分析

4.1相同生长条件，不同Al组分的材料均匀性测试结果

4.2相同结构，不同生长条件的材料均匀性测试结果

4.3小结

参考文献:

第五章结论

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文