GaN基MSM結構紫外探測器研究.pdf

1、分類號TN4密級UDC學位論文GaN基MSM結構紫外探測器研究（題名和副題名）周飛躍（作者姓名）指導教師姓名楊謨華教授教授電子科技大學成都成都（職務、職稱、學位、單位名稱及地址）申請學位級別碩士碩士專業名稱微電子學與固體電子學論文提交日期2006.5論文答辯日期2006.5學位授予單位和日期電子科技大學電子科技大學答辯委員會主席教授教授評閱人2006年1月13日注1注明《國際十進分類法UDC》的類號摘要摘要GaN基金屬半導體金屬（MSM

2、）結構紫外探測器因其具有平面型、工藝簡單、便于集成等優點而成為研究熱門課題之一。當前，GaN基MSM結構紫外探測器在穩態光照下的電流和響應度隨偏壓變化的關系、實驗中觀測到的光增益現象以及持續光電導效應（PPC），都沒有明確的理論解釋，因此器件設計中難以保證GaN基MSM結構紫外探測器的性能。在現有理論基礎上，利用MATLAB和MEDICI軟件，對GaN基MSM紫外探測器進行了仿真，獲得了該器件的暗電流與穩態光照下電流的IV關系曲線。在使

3、用現有理論的仿真結果中，獲得的暗電流的IV曲線與文獻中實驗數據一致，而穩態光照下IV關系曲線與文獻報道的實測結果在非飽和段不吻合。并且現有理論無法解釋光增益現象，因此穩態光照下電流隨偏壓變化的關系成為本文研究的重點之一。通過求解一維電流連續性方程和傳輸方程，同時考慮表面態陷阱的作用，建立了GaN基MSM結構紫外探測器在穩態光照下IV關系的解析模型。所建立模型的理論計算結果與文獻報道的實測結果一致，該模型成功解釋在非飽和段穩態光照下電流與

4、響應度隨偏壓快速變化的原因。利用該模型推導了穩態光照下響應度方程，該方程能解釋在GaN基MSM結構紫外探測器中出現的光增益現象。因為PPC效應對紫外探測器的靈敏度、噪聲特性以及響應速度都有負面影響，且其缺少確定的理論解釋，所以是論文研究的又一重點。利用MEDICI仿真軟件和ShockleyReadHall模型研究了體內陷阱對PPC效應的影響，結果表明體內陷阱與PPC效應無關系。利用勢壘復合模型和本文提出的穩態光照下IV關系的解析模型對P

5、PC效應進行研究，建立了光照停止后電流隨時間衰減的解析模型，即PPC效應模型，該模型的計算結果與文獻報道的實測結果基本吻合，證明了表面態陷阱是導致PPC效應的根本原因。結合本文建立的穩態光照下IV關系的理論模型、光照停止后電流隨時間衰減的解析模型以及當前國內外的研究成果，設計了一種無非線性、無PPC效應的低暗電流GaN基MSM結構紫外探測器，并使用MEDICI仿真軟件進行了驗證。關鍵詞：關鍵詞：GaN，紫外光探測器，MSM，光電流，持續