SiC基異質(zhì)結(jié)與SiC非紫外光電二極管.pdf

1、由于禁帶寬，SiC適合于制造紫外光探測器，SiC光控器件也只能受控于紫外光源而非常用的可見和紅外光源。為使SiC器件也能避免電磁干擾并實(shí)現(xiàn)非紫外光控，異質(zhì)結(jié)SiC光電二極管的引入是一種值得探索的辦法。本文探索用帶隙可調(diào)的SiCGe固溶體薄膜和窄帶隙Si薄膜作為光敏材料，分別與SiC構(gòu)成異質(zhì)結(jié)光電二極管的可行性和可行的方法，以使SiC光電二極管的光譜響應(yīng)擴(kuò)展到可見與近紅外范圍。本文重點(diǎn)討論在SiC襯底上生長SiCGe異質(zhì)薄膜和Si異質(zhì)薄膜

2、的方法及生長機(jī)理，討論SiCGe/SiC和Si/SiC異質(zhì)結(jié)光電二極管的光電特性與其結(jié)構(gòu)和制備工藝的關(guān)系，探索優(yōu)化器件特性以期實(shí)現(xiàn)SiC器件非紫外光控的有效途徑。主要結(jié)果如下：
　　 1.利用Silvaco軟件模擬了Si/SiC異質(zhì)結(jié)的電特性和光電特性，討論了二極管結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，如各層的雜質(zhì)濃度與厚度對(duì)pn型和pin型Si/SiC異質(zhì)結(jié)光電二極管器件特性的影響。
　　 2.利用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)系統(tǒng)，以Si

3、H4、C3H8、GeH4作為生長源氣體，H2作為載氣，B2H6作為摻雜源氣體，在n型6H-SiC襯底上制備了SiCGe/SiC和Si/SiC異質(zhì)結(jié)。采用SEM、TEM、XRD等測試手段對(duì)異質(zhì)結(jié)的材料特性進(jìn)行了分析。研究了生長溫度、生長時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)異質(zhì)結(jié)材料特性的影響。同時(shí)，利用高真空直流磁控濺射制備了SiCGe/SiC和Si/SiC異質(zhì)結(jié)的歐姆電極。
　　 3.通過XRD和HRTEM對(duì)SiCGe/SiC和Si/SiC異質(zhì)結(jié)的

4、擇優(yōu)取向和缺陷進(jìn)行了分析。測試表明，這兩種材料在6H-SiC上的異質(zhì)外延都沿<111>方向。同時(shí)，通過理論計(jì)算分析了<111>方向異質(zhì)外延的機(jī)理。
　　 4.對(duì)SiCGe/SiC和Si/SiC異質(zhì)結(jié)光電二極管的器件特性進(jìn)行了測試和分析。兩種SiC非紫外光電二極管都具有較好的整流特性。可見-紅外吸收譜測試表明，SiCGe/SiC異質(zhì)結(jié)確實(shí)對(duì)可見光有較強(qiáng)吸收，但是，難以實(shí)現(xiàn)p-SiCGe/n-SiC異質(zhì)結(jié)明顯的非紫外光生電流輸出，而