导读:本文包含了半导体紫外探测器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:宽禁带半导体,紫外光电探测器,自耗尽效应,暗电流
半导体紫外探测器论文文献综述
张德重[1]（2019）在《基于自耗尽效应的异质宽禁带半导体紫外探测器的研究》一文中研究指出高性能紫外探测器在军事、环境、医疗等领域具有广泛应用。随着半导体材料与器件的制备工艺不断进步,宽禁带半导体紫外探测器目前已成为紫外探测技术领域的研究热点。宽禁带材料自身不吸收可见光,能够有效弥补基于Si、GaAs等窄带隙半导体紫外探测器需要配合滤光设备进行工作的劣势,而且宽禁带材料种类众多,尤其包括多种氧化物材料如ZnO、TiO_2、Ga_2O_3、NiO等,这些材料性质稳定,制备方法多样且成本低,具有重要的研究意义。但宽禁带材料的一些固有不足如载流子迁移率低、激子寿命短,以及氧化物材料体内陷阱和缺陷多等,导致了器件暗电流较高,响应度偏低等问题。随着科技的发展,各应用领域对紫外光电探测器性能参数的要求不断提高,包括具有更高的光电流、更低的暗电流和更快的响应/恢复速度等。其中,降低器件的暗电流极为重要,可以有助于提高器件的信噪比和探测灵敏度,降低光强检测下限,使器件具有更广阔的应用前景。为了抑制器件暗电流,利用耗尽效应被证明是一种合理、有效的方法。本论文围绕光电导型异质复合材料及器件的制备,通过引入多子自耗尽效应等机制来改善器件暗电流等各方面性能,主要开展了以下研究工作:首先设计并制备了一种基于暗态自耗尽效应的TiO_2/NiO PN异质复合薄膜紫外探测器,其中TiO_2薄膜通过溶胶-凝胶法制备,NiO薄膜和器件的Ni/Au合金电极通过一种独特的氧化法同时制备。与基于单一薄膜材料的器件相比,异质复合薄膜器件的暗电流和噪声得到明显降低。在暗态下,PN异质结构产生的自耗尽效应使复合薄膜几乎全部处于耗尽区,复合材料体内的多子浓度被有效降低,器件表现为高阻值状态,在6 V偏压下的暗电流仅为0.033 nA,比单一薄膜器件低了两个数量级。当器件处于紫外光照下时,由于光生载流子的分离与积累,异质结构界面附近的内建电场被平衡,自耗尽效应被抵消,复合材料回到高电导率状态,使器件具有充足的光响应,最终器件的探测灵敏度达到了1.56×10~(14) Jones。器件的优化过程以及自耗尽效应的详细分析在本论文第二章中给出。本论文在第叁章中对ZnO基紫外探测器展开一系列研究。由于ZnO材料激子结合能较高,表面缺陷多,导致ZnO器件的光响应不足且暗电流较大。本论文通过在ZnO薄膜材料中引入局部异质结构产生自耗尽效应等机制,来改善器件各方面性能。首先通过溶液法制备了一种无需退火的N型ZnO纳米颗粒材料,然后在成膜过程中分别引入不同的P型材料,在混合薄膜中均匀分布并形成局部异质结构。在暗态下,异质结构内产生的多子耗尽区有效降低ZnO中的电子浓度,使整个薄膜的传输电子能力下降,从而降低了器件的暗电流。在紫外光照下,局部异质结构中产生的激子会在内建电场的作用下更快、更有效地分离,减小ZnO体内激子直接复合几率,从而降低电荷损失。在一定光强下,自耗尽效应将被完全抵消,异质材料器件展现出更高的光响应。在本论文的第四章中,首先通过水热法在FTO玻璃衬底表面制备了N型TiO_2一维纳米线阵列,然后通过静态沉积、动态溶剂清洗等实验手段,将P型有机宽禁带材料N,N'-二(萘-2-基)-N,N'-二(苯基)联苯-4,4'-二胺(NPB)填充于纳米线阵列的间隙中,并制备了基于该有机/无机杂化的异质一维光电导型器件。对于多数一维宽禁带氧化物材料,其特殊的纳米结构可使载流子的传输更高效,有助于获得更高的光响应和更快的响应/恢复速度。但是由于一维氧化物材料普遍含有大量缺陷,使材料体内多子浓度较高,导致器件的暗电流较大。本论文通过构建TiO_2/NPB异质复合结构,在暗态下产生多子自耗尽效应,有效降低TiO_2体内的自由电子浓度,从而降低器件暗电流。在紫外光照下,TiO_2/NPB异质结构中产生的激子将在内建电场的作用下发生分离,更多的光生电子流向TiO_2,同时内建电场被平衡,自耗尽效应被抵消,从而保证TiO_2纳米线具有较高的光电导。最终使器件在暗态和紫外光照下的各方面性能均得到有效改善。本论文研制了多种复合材料光电导型紫外探测器,通过形成异质结构产生多子自耗尽效应等机制,有效改善器件在暗态及紫外光照下的各方面性能,器件的暗电流、响应度、探测灵敏度等性能参数均有所提升。本论文为宽禁带半导体紫外光电探测器的材料选择,结构设计,以及器件工作机理分析等方面提供了有价值的参考。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
冯亮[2]（2019）在《石墨烯基半导体紫外探测器的制备与性能研究》一文中研究指出在石墨烯问世之前,各种半导体材料是光电探测器件的主要结构单元,由于带隙的存在,半导体材料的光电转换效率普遍较高,并且对特定波段的入射光具有明确的选择性。如果将半导体与石墨烯相结合,利用半导体材料优异的光吸收能力和石墨烯高速的载流子传输能力,构建复合结构的光电探测器,成为兼顾器件响应度与响应速度一种途径。本文将石墨烯与ZnO纳米棒与ZnMgO薄膜进行结合,制备不同结构的光探测器,主要研究石墨烯对ZnO纳米棒阵列形貌与结构的影响与对器件光探测性能的影响。具体工作如下:本文在不同衬底上制备了ZnO纳米棒,研究了不同衬底,尤其是石墨烯衬底对ZnO纳米棒形貌与结构的影响,结果表明石墨烯的二维六方结构有利于六方纤锌矿结构ZnO纳米棒的生长。ZnO种子层成核更小,生长密度更大,且取向性更好,晶体缺陷最少。制备石墨烯/ZnO纳米棒异质结器件,通过热处理优化Au电极接触性能,300℃是最佳热处理温度。通过石墨烯/ZnO纳米棒异质结器件与ZnO纳米棒器件的对比,发现石墨烯能够与半导体材料形成内建电场,并且具有极高的载流子传输能力,可以大大加强器件的光探测性能。器件的上升时间从330s下降到164s,恢复时间从968s下降到822s,光响应度从0.039A/W提升到1.2A/W,提高了31倍。利用磁控溅射制备高Mg组分ZnMgO薄膜,对不同溅射时间(30min、60min、90min与120min)的ZnMgO薄膜进行结构与吸收光谱表征,随着厚度的增加,薄膜光学带隙呈现先增大后减小的趋势。根据Burstein-Moss移动理论,薄膜厚度会影响带隙,晶粒尺寸的增大,晶界减少,均有利于探测性能的提高。其中ZnMgO溅射时间为90min的器件响应度最好,为1.1A/W,响应时间最短,为222s。分别制备ZnMgO/ZnO纳米棒异质结与石墨烯/ZnMgO/ZnO纳米棒异质结的光探测器件,首先表征ZnMgO/ZnO纳米棒的异质结构,随后研究不同厚度的ZnMgO对ZnMgO/ZnO纳米棒异质结光探测器的性能影响。发现ZnMgO溅射时间为90min的异质结光探测器整流效果最好,光响应度最高,为0.95A/W。研究不同退火温度对器件性能的影响,发现在400℃以下时随着退火温度的逐渐增加,异质结的整流效应逐渐增强,300℃时整流效应达到最佳,而到达400℃时,整流效应几乎消失。光响应度也呈现先增加后减小的趋势,其中300℃退火的器件光响应度最好,达到1.7A/W。通过引入石墨烯,对比ZnMgO/ZnO纳米棒异质结与石墨烯/ZnMgO/ZnO纳米棒异质结两种器件的探测性能,通过I-T测试发现,引入石墨烯后,光响应度明显增大。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
郭道友,李培刚,陈政委,吴真平,唐为华[3]（2019）在《超宽禁带半导体β-Ga_2O_3及深紫外透明电极、日盲探测器的研究进展》一文中研究指出β-Ga_2O_3是一种新型的超宽禁带氧化物半导体,禁带宽度约为4.9 eV,对应日盲区,对波长大于253 nm的深紫外一可见光具有高的透过率,是天然的日盲紫外探测及深紫外透明电极材料.本文介绍了Ga_20_3材料的晶体结构、基本物性与器件应用,并综述了β-Ga_2O_3在深紫外透明导电电极和日盲紫外探测器中的最新研究进展.Sn掺杂的Ga_2O_3薄膜电导率可达到32.3 S/cm,透过率大于88%,但离商业化的透明导电电极还存在较大差距.在日盲紫外探测器应用方面,基于异质结结构的器件展现出更高的光响应度和更快的响应速度,ZnO/Ga_2O_3核/壳微米线的探测器综合性能最佳,在-6 V偏压下其对254 nm深紫外光的光响应度达1.3×10~3A/W,响应时间为20μs.(本文来源于《物理学报》期刊2019年07期）
贾辉,徐建飞,石璐珊,梁征,张滢[4]（2018）在《金属–半导体–金属结构非极性α-AlGaN深紫外探测器的制备》一文中研究指出通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)高温外延生长的未掺杂非极性α-AlGaN半导体薄膜,制备了金属–半导体–金属(MSM)结构的深紫外光电探测器,研究了在α-AlGaN半导体薄膜表面磁控溅射不同时间的SiO_2纳米颗粒对α-AlGaN MSM结构的深紫外探测器性能的影响。结果表明:5 V偏压下,探测器光谱响应峰值提高了大约3个数量级,深紫外近可见抑制比高达104,具有很好的深紫外特性,同时暗电流也下降了2~3个数量级,磁控溅射SiO_2纳米颗粒提升了α-AlGaNMSM结构深紫外探测器性能。(本文来源于《硅酸盐学报》期刊2018年09期）
方盛荣[5]（2015）在《半导体紫外火焰探测器研究及其消防应用分析》一文中研究指出紫外火焰探测器是一种通过对物质燃烧火焰放射的紫外光响应来探测火灾的探测器,具有灵敏度高、响应速度快、稳定可靠、探测距离远、适应性强等优点。随着消防工作的进一步深入和发展,微型化、高性能、低成本的紫外火焰探测器逐渐成为研究的热点和趋势。半导体紫外火焰探测器还具有暗电流低、工作电压低、成本低、易于集成等特点,在火灾探测中具有广阔的应用前景,受到广泛的关注。本文阐述了紫外火焰探测器的基本原理和类型,介绍了几种新型半导体紫外火焰探测器并分析了其发展趋势与性能,最后探讨了其在消防领域的应用。(本文来源于《消防科技与经济发展——2014年浙江省消防学术论文优秀奖论文集》期刊2015-06-01）
刘晗,赵小龙,彭文博,贺永宁[6]（2014）在《基于CVD自组装生长氧化锌半导体纳米结构的光电导紫外探测器研究》一文中研究指出报道了一种基于自组装生长ZnO纳米结构的光电导型紫外探测器。首先,在石英衬底上制备银叉指电极,然后溅射ZnO纳米薄膜形成一种共面光电导型金属-半导体-金属(MSM)结构,再利用低压CVD生长方法进行ZnO纳米线的原位生长,从而在器件顶部形成了ZnO纳米线垂直阵列和其上交错排列ZnO纳米线所构成的双层ZnO纳米线结构。这种器件底部的ZnO薄膜既是MSM光电导器件的电荷传输层,也同时作为上层ZnO纳米结构自组装生长的籽晶层,顶部的ZnO纳米结构层作为紫外光敏感层,测试结果表明该器件具有光响应速度快、光响应电流大和良好的紫外响应可分辨特性。研究表明,相比于单根ZnO纳米线光电导紫外器件而言,基于ZnO纳米结构膜层的光电导紫外探测器能够大幅度提高可测光响应电流。(本文来源于《人工晶体学报》期刊2014年08期）
陆海,陈敦军,张荣,郑有炓[7]（2014）在《高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器》一文中研究指出以碳化硅(SiC)和Ⅲ族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第叁代半导体材料,具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点,用于工作于紫外波段的光探测器件具有显着的材料性能优势.宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括:国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等.本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作,所涉及到的典型器件有:具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器.(本文来源于《南京大学学报(自然科学)》期刊2014年03期）
贾辉,陈一仁,孙晓娟,黎大兵,宋航[8]（2012）在《SiO_2纳米颗粒对a-AlGaN金属-半导体-金属结构紫外探测器的影响》一文中研究指出采用对a-AlGaN表面沉积SiO2纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO2纳米颗粒的探测器件相比,沉积SiO2纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级,峰值光谱响应度提高了近3个数量级,紫外/可见抑制比大于103。(本文来源于《发光学报》期刊2012年08期）
谢峰[9]（2012）在《Ⅲ族氮化物半导体可见光盲及日盲紫外探测器研究》一文中研究指出(Al)GaN基材料具有连续可调的禁带宽度(3.4eV-6.2eV)、抗辐射和耐高温的特点,非常适合于制作高灵敏的紫外探测器,并且在导弹羽烟探测、火焰探测、环境监测、化学/生物试剂探测以及空间通信领域具有潜在的应用价值。为了改进(Al)GaN基紫外探测器的性能,非常关键的是如何降低器件的暗电流以及提高器件的热稳定性。然而,目前(Al)GaN材料主要通过异质外延获得,通常异质外延(Al)GaN材料往往具有高的位错密度(>108cm-2)。材料中的位错不仅是器件的漏电通道,而且会导致雪崩器件的破坏性击穿。本文的工作主要围绕如何降低器件的暗电流以及发展新结构的紫外探测器件展开,主要的研究成果如下：1.我们基于自支撑的GaN体衬底制作了低暗电流的金属-半导体-金属(MSM)紫外探测器。通过CL mapping技术表征得到同质外延GaN材料的位错密度～5×106cm-2,这比典型的异质外延材料低2-3个量级。器件采用标准的光刻和剥离技术制作。在室温和150℃高温下,器件均表现出低的暗电流和高的紫外/可见抑制比,表明我们制作的器件适合于高温下工作。从器件的光谱响应中可以观察到内部增益,并且器件的响应度强烈依赖于偏置电压和光照情况。这类增益机制主要来源于金属/半导体界面的空穴陷阱捕获效应引起的势垒高度降低以及高场强下镜像力势垒降低机制综合作用的结果。2.我们首次报道了基于GaN同质外延薄膜的MSM结构紫外雪崩光电探测器。器件表现出低的暗电流、高的紫外/可见抑制比以及雪崩增益因子超过1100。TCAD模拟结果表明器件的临界雪崩击穿电场～3.4MV/cm,这与GaN材料的理论计算击穿电场相一致。器件的击穿电压表现出0.15V/K的正温度系数,这表明高压增益主要来源于雪崩击穿。另外,我们制作的器件是目前面积最大的GaN基雪崩光电探测器。3.我们基于高阻的低缺陷密度同质外延GaN材料首次制作了具有双工作模式的肖特基势垒型紫外探测器。非故意掺杂的GaN有源层是通过MOCVD在自支撑的GaN体衬底上外延生长获得。在反偏和零偏下,器件工作在耗尽模式,表现出低的暗电流和高的紫外/可见抑制比。在正偏下,器件工作在光电导模式,器件的光谱响应曲线表现出高的峰值响应度并且在365nm出表现出窄带探测。4.基于在高温AlN模板上利用MOCVD方法外延生长的Al0.4Ga0.6N薄膜材料,设计并制备了MSM结构日盲紫外探测器。器件在室温和150℃高温下均表现出极低的暗电流和高的日盲/紫外抑制比,表明我们制作的器件非常适合于高温深紫外探测。同时,我们基于该材料制作了大面积的AlGaN基MSM结构日盲紫外探测器,器件的面积高达5×5mm2。器件表现出创纪录的极低暗电流密度和高的日盲/紫外抑制比。极低的暗电流的获得主要是由于外延结构中应用了高温A1N缓冲层技术。(本文来源于《南京大学》期刊2012-05-21）
于敏丽,杨翠平,黄炳义,陈延平[10]（2011）在《ZnO基稀磁半导体紫外探测器的研究》一文中研究指出提出了一种ZnO基稀磁半导体ZnCoMnO紫外探测器的设计方案,应用MSM结构光电探测器相对光谱响应的理论公式,分析了器件的性能,对于新型紫外探测器的研制提供一种可能的参考。(本文来源于《邢台职业技术学院学报》期刊2011年05期）
半导体紫外探测器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在石墨烯问世之前,各种半导体材料是光电探测器件的主要结构单元,由于带隙的存在,半导体材料的光电转换效率普遍较高,并且对特定波段的入射光具有明确的选择性。如果将半导体与石墨烯相结合,利用半导体材料优异的光吸收能力和石墨烯高速的载流子传输能力,构建复合结构的光电探测器,成为兼顾器件响应度与响应速度一种途径。本文将石墨烯与ZnO纳米棒与ZnMgO薄膜进行结合,制备不同结构的光探测器,主要研究石墨烯对ZnO纳米棒阵列形貌与结构的影响与对器件光探测性能的影响。具体工作如下:本文在不同衬底上制备了ZnO纳米棒,研究了不同衬底,尤其是石墨烯衬底对ZnO纳米棒形貌与结构的影响,结果表明石墨烯的二维六方结构有利于六方纤锌矿结构ZnO纳米棒的生长。ZnO种子层成核更小,生长密度更大,且取向性更好,晶体缺陷最少。制备石墨烯/ZnO纳米棒异质结器件,通过热处理优化Au电极接触性能,300℃是最佳热处理温度。通过石墨烯/ZnO纳米棒异质结器件与ZnO纳米棒器件的对比,发现石墨烯能够与半导体材料形成内建电场,并且具有极高的载流子传输能力,可以大大加强器件的光探测性能。器件的上升时间从330s下降到164s,恢复时间从968s下降到822s,光响应度从0.039A/W提升到1.2A/W,提高了31倍。利用磁控溅射制备高Mg组分ZnMgO薄膜,对不同溅射时间(30min、60min、90min与120min)的ZnMgO薄膜进行结构与吸收光谱表征,随着厚度的增加,薄膜光学带隙呈现先增大后减小的趋势。根据Burstein-Moss移动理论,薄膜厚度会影响带隙,晶粒尺寸的增大,晶界减少,均有利于探测性能的提高。其中ZnMgO溅射时间为90min的器件响应度最好,为1.1A/W,响应时间最短,为222s。分别制备ZnMgO/ZnO纳米棒异质结与石墨烯/ZnMgO/ZnO纳米棒异质结的光探测器件,首先表征ZnMgO/ZnO纳米棒的异质结构,随后研究不同厚度的ZnMgO对ZnMgO/ZnO纳米棒异质结光探测器的性能影响。发现ZnMgO溅射时间为90min的异质结光探测器整流效果最好,光响应度最高,为0.95A/W。研究不同退火温度对器件性能的影响,发现在400℃以下时随着退火温度的逐渐增加,异质结的整流效应逐渐增强,300℃时整流效应达到最佳,而到达400℃时,整流效应几乎消失。光响应度也呈现先增加后减小的趋势,其中300℃退火的器件光响应度最好,达到1.7A/W。通过引入石墨烯,对比ZnMgO/ZnO纳米棒异质结与石墨烯/ZnMgO/ZnO纳米棒异质结两种器件的探测性能,通过I-T测试发现,引入石墨烯后,光响应度明显增大。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
半导体紫外探测器论文参考文献
[1].张德重.基于自耗尽效应的异质宽禁带半导体紫外探测器的研究[D].吉林大学.2019
[2].冯亮.石墨烯基半导体紫外探测器的制备与性能研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].郭道友,李培刚,陈政委,吴真平,唐为华.超宽禁带半导体β-Ga_2O_3及深紫外透明电极、日盲探测器的研究进展[J].物理学报.2019
[4].贾辉,徐建飞,石璐珊,梁征,张滢.金属–半导体–金属结构非极性α-AlGaN深紫外探测器的制备[J].硅酸盐学报.2018
[5].方盛荣.半导体紫外火焰探测器研究及其消防应用分析[C].消防科技与经济发展——2014年浙江省消防学术论文优秀奖论文集.2015
[6].刘晗,赵小龙,彭文博,贺永宁.基于CVD自组装生长氧化锌半导体纳米结构的光电导紫外探测器研究[J].人工晶体学报.2014
[7].陆海,陈敦军,张荣,郑有炓.高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器[J].南京大学学报(自然科学).2014
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[9].谢峰.Ⅲ族氮化物半导体可见光盲及日盲紫外探测器研究[D].南京大学.2012
[10].于敏丽,杨翠平,黄炳义,陈延平.ZnO基稀磁半导体紫外探测器的研究[J].邢台职业技术学院学报.2011