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作者：邓李朋浙江理工大学

学位级别：硕士

日盲紫外光电探测器在国防预警、尾焰制导、空天探索、安全通讯、火险警报、环境监测、紫外光辐照检测、破雾导航等军用和民用领域具有巨大应用潜力,近年来受到广泛的关注。新兴超宽禁带半导体材料氧化镓(GaO)的禁带宽度为4.2-5.1 e V,... 详细信息

日盲紫外光电探测器在国防预警、尾焰制导、空天探索、安全通讯、火险警报、环境监测、紫外光辐照检测、破雾导航等军用和民用领域具有巨大应用潜力,近年来受到广泛的关注。新兴超宽禁带半导体材料氧化镓(GaO)的禁带宽度为4.2-5.1 e V,在整个日盲深紫外区(200～280 nm)都具有光响应,同时具有原子位移阈能高、抗辐照能力强、化学和物理稳定性好等优势,是制备日盲紫外光电探测器的优选材料。由于传统的能源短缺,探测器越来越趋向于节能化、高效化、微型化,自供电探测器无需外加电压便可自行工作,因此具有自供电性能的探测器开始崭露头角。然而由于传统的金属电极会遮蔽日盲光,且造价昂贵,因此需要一种成本低廉、制备方便的透明电极来期待传统的金属电极。TiCT是一类最新发现的类石墨烯二维材料,具有极高的载流子迁移率以及从深紫外到红外光谱波段范围的优良透光性,是一种与光电探测器兼容性极佳的透明导电电极。利用GaO的高日盲光探测效率和TiCT的高载流子传输能力构建了肖特基型、相结型、光电化学型自供电日盲探测器,优化和提升了探测器的日盲光电性能,对其物理机制进行了深入分析。主要成果如下:1、TiCT/β-GaO薄膜肖特基型自供电日盲探测器。针对氧化镓材料的本征缺陷,致使其不可避免的产生氧空位,使用等离子处理降低β-GaO薄膜表面氧空位加强TiCT薄膜与β-GaO薄膜的肖特基势垒。TiCT的功函数较大,适合与β-GaO构建肖特基型日盲探测器。在未进行等离子处理时该探测器在0 V偏压、光强为1000μW/cm的254 nm紫外光测试条件下光暗比为4.6×10,光响应度为0.04 m A/W,响应速为0.53 s/1.26 s。使用氧等离子体处理β-GaO薄膜后β-GaO薄膜中的氧空位比例从44.5%降低到27.3%。处理后制备的TiCT/β-GaO薄膜肖特基型自供电日盲探测器在相同条件下光暗比为2.7×10相比较于未处理提升了490%,光响应度为0.26 m A/W提升了550%,光响应速度加快至83 ms/44 ms。2、TiCT/β-GaO纳米柱肖特基型自供电日盲探测器。针对GaO薄膜的比表面积小及存在光反射从而降低了器件的性能,引入了垂直纳米柱结构增大了β-GaO的有效光吸收面积。使用水热法生长Ga OOH前驱体,经退火制备出β-GaO纳米柱阵列并采用TiCT作为电极构建了纳米柱肖特基型自供电日盲探测器。TiCT在β-GaO纳米柱表面成膜分散,采用了Ag纳米线将分散开的TiCT连接成电极,分别构建了TiCT/β-GaO自供电日盲探测器与Ag NWs-TiCT/β-GaO自供电日盲探测器。TiCT/β-GaO自供电日盲探测器在0 V偏压、光强为1000μW/cm的254 nm紫外光测试条件下比较于TiCT/β-GaO薄膜肖特基型日盲探测器,光电流达到了200 n A提升了199%,光响应度为0.36 m A/W提升了38%。旋涂Ag纳米线后探测器性能得到了进一步的提升,相同测试条件下Ag NWs-TiCT/β-GaO垂直结构日盲探测器相比于TiCT/β-GaO纳米柱肖特基型日盲探测器,光电流为1800n A提升了800%,光响应度为3.5 m A/W提升了870%。3、TiCT/α/β-GaO纳米柱相结型自供电日盲探测器。在上一章的基础上制备了不同相的GaO纳米柱,引入相结结构,增强内建电场强度。将使用水热法生长成的Ga OOH前驱体,经退火后制备成α-GaO,在α-GaO的基础上再进行快速退火制得α/β-GaO。构建了Ag NWs-TiCT/α-GaO纳米柱自供电日盲探测器和Ag NWs-TiCT/α/β-GaO纳米柱相结型自供电日盲探测器,由于相结界面处第二类型能带的形成可以促使光生载流子的快速分离,Ag NWs-TiCT/α/β-GaO纳米柱相结型自供电日盲探测器的光电流达到了2.9μA,比β-GaO探测器要高出1.1μA,比α-GaO探测器高出2.88μA。响应度高达5.2 m A/W。4、TiCT/α-GaO纳米柱光电化学型自供电日盲探测器。填补上一章中α-GaO纳米柱探测器的不足,引入光电化学型光电探测器。光电化学(PEC)光电探测器作为一种新型的自供电的光电探测器,由于电子和空穴受到固液接触所形成的特殊动力学机制的影响,会发生定向的电子移动而产生电流。我们通过在α-GaO纳米柱上滴涂TiCT制备了TiCT/α-GaO纳米柱光电化学型自供电日盲探测器,0 V下,该探测对254 nm的光的光响应度达到了2.75 m A/W。

关键词：日盲肖特基结相结光电化学 Ga2O3 Ti3C2Tx

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283nm背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器

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红外与激光工程 2013年第4期42卷 1011-1014页

作者：王晓勇种明赵德刚苏艳梅中国科学院半导体研究所纳米光电子实验室北京100083 中国科学院半导体研究所集成光电子国家重点实验室北京100083

实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的AlGaN基p-i-n结构材料,通过对工艺流程的优化设计,制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器,获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%,n区Al组分为65%。... 详细信息

实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的AlGaN基p-i-n结构材料,通过对工艺流程的优化设计,制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器,获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%,n区Al组分为65%。探测器为直径500μm的圆形,光谱响应起止波长为260~310 nm,峰值响应波长283 nm。零偏压下,暗电流密度为2.7×10-10Acm-2,对应的R0A参数为3.8×108Ωcm2,峰值响应率为13 mA/W,对应的峰值探测率为1.97×1012cmHz1/2W-1。其在-7 V偏压下,峰值响应率达到148 mA/W,对应的外量子效率达到63%。

关键词：紫外探测器 AlGaN 日盲量子效率

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日盲型AlGaN PIN紫外探测器的研制

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半导体光电 2007年第3期28卷 342-344页

作者：黄烈云吴琼瑶赵文伯叶嗣荣向勇军刘小芹黄绍春重庆光电技术研究所重庆400060

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试。测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿... 详细信息

采用MOCVD方法在双面抛光的(0001)蓝宝石衬底上生长了高铝组分AlGaN材料,研制出日盲型AlGaN PIN紫外探测器。详细介绍了该器件的结构设计和制作工艺,并对该器件进行了光电性能测试。测试结果表明:器件的正向开启电压约为4.5 V,反向击穿电压大于20V;常温下(300 K),该器件在3 V反向偏压下的暗电流约为50 pA,在零偏压下270 nm处峰值响应度达到0.12 A/W,长波截止波长小于285 nm。

关键词：紫外探测器 AlGaN 日盲刻蚀欧姆接触

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高量子效率碲化铯紫外日盲阴极研制

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真空科学与技术学报 2012年第7期32卷 555-558页

作者：韦永林赵宝升赛小锋刘永安曹希斌中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

碲化铯(Cs2Te)阴极是紫外探测器的重要组成部分,其研究的时间较早,在某些紫外探测领域得到了良好应用。但是,同时具有高量子效率及良好日盲特性的阴极制备工艺还需要进一步探索。本文采用电子束蒸发镀膜在石英窗上制备金属Ni膜作为Cs2T... 详细信息

碲化铯(Cs2Te)阴极是紫外探测器的重要组成部分,其研究的时间较早,在某些紫外探测领域得到了良好应用。但是,同时具有高量子效率及良好日盲特性的阴极制备工艺还需要进一步探索。本文采用电子束蒸发镀膜在石英窗上制备金属Ni膜作为Cs2Te阴极的导电基底,用四探针测试仪、高阻计和分光光度计研究了薄膜的方块电阻和透过率关系。在超高真空系统中进行Cs2Te阴极制备,研究Te膜厚度对阴极量子效率的影响关系。用X光能量色散谱分析Cs2Te光电阴极的组分,研究Cs量与阴极日盲特性的影响关系。结果表明,最佳Ni膜厚度为1.0 nm,其电阻为107Ω/□左右,其紫外波段透过率高达80%;Cs2Te阴极的Te膜厚度为2.0nm时,光电阴极量子效率达12%;当Cs2Te阴极中Cs过量,其波长响应向长波方向延伸,Cs欠量,阴极量子效率降低。

关键词： Cs2Te 紫外阴极真空蒸发量子效率日盲

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基于日盲型AlGaN的紫外相机设计

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红外与激光工程 2012年第7期41卷 1879-1884页

作者：林言成肖功海袁立银袁永刚张燕舒嵘中国科学院上海技术物理研究所上海200083

在'日盲段'240～290 nm进行窄波段探测,具有背景干扰小的优势。相比于传统紫外探测器必须协同窄带滤光片工作,AlGaN具有固有窄波段控制和无需制冷两大优点。介绍了基于日盲型AlGaN焦平面器件的紫外相机的软、硬件设计。紫外相机由紫外... 详细信息

在'日盲段'240～290 nm进行窄波段探测,具有背景干扰小的优势。相比于传统紫外探测器必须协同窄带滤光片工作,AlGaN具有固有窄波段控制和无需制冷两大优点。介绍了基于日盲型AlGaN焦平面器件的紫外相机的软、硬件设计。紫外相机由紫外透射式光学系统,日盲型AlGaN器件,偏置电路及驱动电路,低噪声前放、数据处理及传输单元构成,核心器件AlGaN采用背照式PIN阵列通过铟柱倒焊于硅基电容反馈跨导放大器(CTIA)读出电路的结构。紫外相机的设计指标为:光学口径80 mm,焦距130 mm,像元尺寸50μm,瞬时视场0.4 mrad,总视场3°,积分时间可控,帧率最高可达100帧/s。经初步室内测试,效果良好,对发展日盲型面阵AlGaN应用平台做出了有意义的探索和研究。

关键词： GaN/AlGaN 紫外探测日盲

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背照式AlGaN/GaN基PIN日盲型紫外探测器的研制

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光电子．激光 2011年第7期22卷 984-986页

作者：邵会民张世林谢生李献杰尹顺正蔡道民毛陆虹天津大学电子信息工程学院天津300072 中国电子科技集团公司第13研究所河北石家庄050051

利用MOCVD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长PIN型AlGaN/GaN外延材料,研制出背照式AlGaN基PIN日盲型紫外探测器,用紫外光谱测试系统和半导体参数测试仪分别测得了器件的光谱响应和I-V特性曲线。测试结果表明,器件的响应范围为260~280 nm,... 详细信息

利用MOCVD方法在蓝宝石（0001）衬底上生长PIN型AlGaN/GaN外延材料,研制出背照式AlGaN基PIN日盲型紫外探测器,用紫外光谱测试系统和半导体参数测试仪分别测得了器件的光谱响应和I-V特性曲线。测试结果表明,器件的响应范围为260~280 nm,峰值响应出现在270 nm处,在2.5 V偏压下的最大响应度为0.055 A/W,对应的探测率为4.6×1011cm.Hz1/2.W-1;正向开启电压为1.6 V,反向击穿电压约为16 V,在-0.3 V偏压下的暗电流约为25 pA。

关键词： AlGaN 日盲光谱响应率紫外探测器

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日盲型紫外探测系统的探测距离模型及实验研究

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光电工程 2010年第9期37卷 133-139页

作者：杨承曾钦勇朱大勇甘春泉王成城电子科技大学光电信息学院成都610054 西南技术物理研究所成都610041

日盲区的存在,给近地探测240～280nm范围的紫外辐射提供了良好的背景。本文设计了一套成像型日盲紫外探测实验系统。从辐射能量传递的角度出发,借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的分析方法,推导了紫外探测系统的探测距离模型。以氘灯为探测目... 详细信息

日盲区的存在,给近地探测240～280nm范围的紫外辐射提供了良好的背景。本文设计了一套成像型日盲紫外探测实验系统。从辐射能量传递的角度出发,借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的分析方法,推导了紫外探测系统的探测距离模型。以氘灯为探测目标,在三种典型天气条件下对实验系统进行了探测距离实验。结果表明,采用探测距离模型的计算值和实验测量值有较好的吻合,为紫外探测系统的设计和性能评估提供了重要的理论和实验基础。

关键词：成像系统探测距离日盲紫外探测紫外技术

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日盲紫外真空探测器件和组件技术研究

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真空电子技术 2022年第2期35卷 37-44页

作者：唐家业方盛江颜士飞徐鹏霄唐光华中国电子科技集团公司第五十五研究所江苏南京210016

日盲紫外探测技术具有增益高、信噪比高、虚警率低、功耗低和体积小等优点,是导弹预警、电晕检测等应用领域的关键核心技术。本文从日盲紫外探测器件的实际应用出发,简述了紫外像增强管、日盲滤光片和日盲紫外ICCD/CMOS组件的结构、技... 详细信息

日盲紫外探测技术具有增益高、信噪比高、虚警率低、功耗低和体积小等优点,是导弹预警、电晕检测等应用领域的关键核心技术。本文从日盲紫外探测器件的实际应用出发,简述了紫外像增强管、日盲滤光片和日盲紫外ICCD/CMOS组件的结构、技术特点和工艺技术研究进展情况,分析了相关技术的未来发展趋势。

关键词：日盲紫外探测紫外像增强管紫外滤光片紫外ICCD/CMOS组件

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基于非晶氧化镓的自驱动日盲紫外探测器研究

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哈尔滨师范大学自然科学学报 2023年第6期39卷 54-59页

作者：王天艺高峰李林哈尔滨师范大学

氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有超宽的带隙(4.5~4.9 eV),已经成为制备日盲紫外光电探测器的优选材料.然而,以较低的成本制备大尺寸高均一性的Ga_(2)O_(3)薄膜仍然存在技术上的挑战.利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在室温下制备了非晶氧化镓(a-Ga_(... 详细信息

氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有超宽的带隙(4.5~4.9 eV),已经成为制备日盲紫外光电探测器的优选材料.然而,以较低的成本制备大尺寸高均一性的Ga_(2)O_(3)薄膜仍然存在技术上的挑战.利用脉冲激光沉积(PLD)技术,在室温下制备了非晶氧化镓(a-Ga_(2)O_(3))薄膜,并构建了ITO/a-Ga_(2)O_(3)/Au结构的垂直光电探测器.在非对称肖特基势垒的作用下,该器件具有自驱动探测能力,并表现出良好的光电响应性能.在0 V偏压下,该器件的响应度可达4.75 mA/W(254 nm),上升时间和下降时间分别为5.75 ms和6.30 ms,抑制比(R_(250 nm)/R_(300 nm))为20.7.在1 V偏压下,该器件表现出133.7 A/W的超高响应度,抑制比进一步提高到32.9.工作为制备高性能自驱动日盲紫外光电探测器提供了一种新的思路.

关键词：光电探测器非晶氧化镓脉冲激光沉积日盲自驱动

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日盲型紫外告警系统探测距离及方位角测量的研究

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红外与激光工程 2006年第Z1期35卷 116-119页

作者：杨承曾钦勇朱大勇甘春泉电子科技大学光电信息学院四川成都610054 西南技术物理研究所四川成都610041

太阳光辐射中的0.24-0.28μm波段被大气中臭氧层强烈吸收,使该波段的紫外辐射难以到达近地表面,形成了日盲区.日盲型紫外告警系统因此具有简单的工作背景.分析了日盲型紫外告警系统的原理,以此为基础搭建了一套实验系统;从能量传递的角... 详细信息

太阳光辐射中的0.24-0.28μm波段被大气中臭氧层强烈吸收,使该波段的紫外辐射难以到达近地表面,形成了日盲区.日盲型紫外告警系统因此具有简单的工作背景.分析了日盲型紫外告警系统的原理,以此为基础搭建了一套实验系统;从能量传递的角度出发,对系统最远探测距离的计算进行了推导,求得实验系统对典型目标探测距离可达5 km;以光学成像理论为基础,对目标方位角的测量算法进行了探讨,经实验验证,系统测量精度可达0.2°.

关键词：日盲紫外告警最远探测距离目标方位角

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