GaN材料及MSM结构紫外光电探测器的研究与制备.pdf

GaN材料及MSM结构紫外光电探测器的研究与制备.pdf厦门大学硕士学位论文GaN材料及MSM结构紫外光电探测器的研究与制备姓名:陈小红申请学位级别:硕士专业:凝聚态物理指导教师:,它具有优良的光电性质和优异的机械性能,被认为是制备短波长光电子器件的最佳材料之一。紫外光电探测器可用于科研、军事、太空、环保和其它许多工业领域中。而金属一半导体一金属(MSM)结构的器件因其平谣型,工艺简单,便于集成等优点倍受人们的青睐。因此,近年来,用GaN材料制备的MSM光电探测器是人们研究的热门课题之一。本文依据MSM结构探测器的工作原理,设计了器件的结构参数,并分别以蓝宝石和GaAs为衬底材料生长了六方结构和四方结构的GaN材料,在此基础上制备出GaN—MSM紫外光探测器,并取得了一些有意义的结果,。一一、、/本文的主要工作和结果有:\(1)通过对GaN的ttSM结构探测器的工作原理的分析,我们设计了两种尺寸的器件结构参数,确定了器件的金属电极条宽为2um,长为100um,电极间距分别为6“m、10“m两种,器件有效面积分别为104llmxl55um、150|lmXl55um。(2)我们对用MOCVD方法生长的六方相、立方相两类GaN样品材料进行了x射线衍射(XRD),光致发光谱(PL),喇曼(Raman)散射谱的测量,并对测量结果作了较为详细的分析与讨论。通过XRD测量结果计算得出三个样品材料(两个为六方相:1#、2#,一个为立方相:3#)的(002)、、。1#、2#样品的PL谱峰均很窄,其FWHM(半峰宽)仅为7。5hill和lOnm,但两个样品的PL谱均出现了黄峰,1#的黄峰较高,其强度超过了带边峰,而2#的黄峰得到很大改善,其黄带/。3#的PL谱很弱,只在低温下才观测到谱峰。结合Raman的测量结果我们得出2姊}料的晶体质量比l}}的好,而立方相的3#样品质量最差。(3)。用剥离工艺成功地制备了GaN材料的MSM光电探测器。(4)测量并研究了MSM光探测器的光谱响应,暗电流,光照I—V特性等。l#、摘要2#探测器均在带边峰有较强的光响应,并在长波方向陡峭截止,可见光光盲性很好。探测器的暗电流在12V下分别为52uA、27uA。/W,这在。同时,我们的l#、2#探测器均非常耐压,击穿电压高达250V。但3#探测器没观察到应有的响应特性,这与立方相结构的GaN材料生长困难,晶体质量不高有关。目、、/前,我们也未见有立方相GaN的MSM光电探测器的报道。、矿关键词:GaN,PL,XRD,Raman,MSM,紫外探测器,剥离工艺2摘要AbstractGaNhasdirect,’Sgoodelectrical,opticalcharacteristicsandexcellentmechanicalpropertiesmakeitoneofthemostidealchoicesforshortwavephotoelectrondevices,(UV)photodetectorsincludescientificresearch,military,space—based,—semiconductor—metal(MSM)structureisanattractivecandidateforaUVphotodetectorbecauseofitsplanestructure,fabricationsimplicity,,GaN—,accordingtotheworkingprinciplesofdevice,wedesignthestructureparameterofdevice,,Wehav