GaN基PIN紫外光电探测器的设计.ppt

GaN基PIN紫外光电探测器的设计
1:波长在250nm~300nm的波段容易被探测。
2:军用领域:导弹发射的探测。
3:民用领域:火焰的探测和监控,UVA和
UVB区域的放射计量测定器等。
4:航空领域:飞行员的降落侍服系统。
紫外光电控测器的研究背景
紫外光电探测器的材料种类
si
Sic
GaP
AlGaN
金刚石
光电发射型
Ⅱ/Ⅵ
截止波长(nm)
1100
300-400
525
200-365
225
120-900
350-450
控测率
中
中
中
中
中
高
中
紫外选择性
差
中
差
好
好
中
好
可靠性
好
中
好
中
中
差
中
实用性
高
中
中
中
低
高
低
价格
低
高
中
中
高
中
1:光电导结构
2:PIN(PN)型结构
3:肖特基型结构
4:MSM结构
5:APD结构
紫外光电探测器的结构种类
光电导型探测器内部增益大,制作简单,但是它需要偏置,暗电流大,且速度慢。
肖特基势垒二极管虽然是潜在的最快的探测器,但由于其势垒高度比p-i-n小,漏电流较大;且其耗尽区较窄,在耗尽区外的光生载流子大部分复合对光电流没有贡献,效率低。
p-i-n型光伏特探测器能克服这些困难,它的有效区可以做的比较厚,使大部分光子在此区吸收;而且耗尽区内的高强电场把电子空穴对分离,快速扫入两边的掺杂区,能达到较高速度。
常见结构探测器的比较
GaN基材料结构与性能
1:p-GaN/i-AIGaN/n-GaN
p-GaN/i-AIGaN/n-AIGaN (Cree公司)
2: p-AIGaN/i-GaN/n-GaN (Illinois大学)
3: p-GaN/i-GaN/n-AIGaN (北卡州立大学)
4:AIGaN/GaN超晶格PIN (台湾国立中央大学)
5:AIGaN PIN (Taxas)大学
6:GaN PIN (APA公司)等
现有GaN基PIN紫外探测器常用材料结构
1:AIGaN 与GaN之间晶格失配导致外延层位错密度较高。
2:P型材料中空穴浓度底。
3:难以获得良好的欧姆接触。
4:结构设计的优化等。
GaN基紫外探测器存在困难
基本原理是光照射pn 结时,电子空穴对被内建电场分离,形成与入射光功率大小相关的光生电动势。当pn结短路时,产生光电流.
原理图如下:
(前注入)
PIN探测器的工作原理
p
i
n
+
-
_
+
+
-
1:探测器的串阻RS: 根据探测器的I-V曲线
由公式(1)计算.(のv/のI) ×I=nKT/q+RS ×I (1)
2:量子效率η
3:响应度R
4:噪声等效功率(NEP)
5:探测率D
6:响应时间
7:探测灵敏度(D*)
8:探测器的噪声
探测器的性能参数