日盲紫外探测器数值仿真与集成器件制备

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1、密级:硕士学位论文日盲紫外探测器数值仿真与集成器件制备作者姓名：薛世伟指导教师:李向阳研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别:理学硕士学科专业:微电子学与固体电子学研究方向：光电探测器培养单位:中国科学院上海技术物理研究所2016年05月封二学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘版）》电子

2、杂志社，编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日NumericalSimulationoftheGaNBasedSolar-blindUVDetectorsandFabricationofIntegratedDevicesByShiweiXueADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthed

3、egreeofMasterofScienceShanghaiInstituteofTechnicalPhysicsMay,2016致谢致谢首先，我要由衷的感谢我的导师李向阳研究员。感谢李老师在我科研和生活上的悉心培养和教诲。李老师渊博的知识、丰富的经验、积极向上的科研态度给我留下了深刻的印象。他不光传授给了我专业的知识，更传授了一种学习的精神和生活的态度，这必将使我受益终生。读研期间，从仿真学习、资料查找、开题、深入研究到论文撰写的每一步，李老师都给予了大力的支持和指导。他还对我生活的各个方面进行关心和关爱。借此论文，向李老师表达诚挚的的谢意！其次我要感谢王玲师姐，她直接指导了我如

4、何设计工艺流程和版图，指导我完成器件流片和测试。她在课题研究的整个过程中给予我直接的支持和帮助，使我的课题能够顺利开展并取得一定成果。在此表示深深的感谢。我还要感谢许金通研究员对我的帮助和关爱。在科研学习中遇到的很多难题都得到了许老师的细心讲解。同时，许老师认真谦逊、详细周全的做事方式令我受益匪浅。课题的顺利完成离不开实验室里各位老师的大力支持。感谢刘诗嘉老师在光刻方面的协助，感谢贾嘉老师、乔辉老师、徐国庆老师、汤亦聃老师在金属和氧化层薄膜生长方面的无私帮助，感谢刘向阳老师在器件仿真和ICP刻蚀方面的指导，感谢蔡子健在材料划片方面的帮助。感谢课题组所有工作人员对我课题的无私帮助和支

5、持，他们是：张燕、王妮丽、孙晓宇、周青、杨晓阳、张可峰、兰添翼、储开慧、朱龙源、章莲妹、蒋科、罗毅等。同时，我还要对我的师兄常超、徐鹏肖、徐斌、马丁，师姐刘秀娟、王立伟、卢怡丹表示感谢。在我刚来到技物所的时候，是他们带我快速融入这个大家庭，在我找工作的时候，他们也给予了很大的帮助。还有和我同届的陈心恬，我的师弟操神送、邢怀昌和黄波，和他们在一起讨论问题让我受益良多，和他们一起“同吃”、“同玩”让我获得了很多欢乐。特别感谢我的父母多年以来的养育和培养。感谢我的未婚妻的支持和理解。最后感谢各位老师和专家对本论文的评阅。作者薛世伟2016年4月I摘要摘要三元半导体AlGaN是一种宽禁带直

6、接带隙半导体材料，通过改变Al的组分x，其禁带宽度可以实现从6.2eV到3.4eV连续可调，对应的响应截止波长为200nm~365nm，完全覆盖了日盲紫外波段。因此使用AlGaN材料制作的日盲紫外探测器得到了广泛的研究和应用。通常背照式日盲紫外探测器的制备是使用蓝宝石（Al2O3）衬底上生长的多层AlGaN材料，并且主要采用p-i-n结构。为了实现焦平面探测器响应信号读出，一般使用Si标准MOS工艺制作读出电路，最后将读出电路与探测器倒焊互联。但是这一读出方式引入了读出电路附加电容、In柱互联附加电容等，这些寄生电容削弱了得到的电流信号的强度。如果能在探测器本身集成信号放大器件或电

7、荷存储器，对探测器的光生电流进行放大或转换成电压后再导出处理，将会大大提高输出信号的大小，降低寄生电容的影响。本文首先对p-i-n日盲紫外探测器和具有放大作用的MESFET器件进行了数值仿真；在理论数据的指导下，探索器件制备工艺，制备了具有前置放大的日盲紫外探测器；并对器件进行了测试与分析。首先，对半导体光电器件中的物理模型进行了总结与分析，然后应用到p-i-n结构的日盲紫外探测器的理论计算中，得到了p-i-n器件的响应光谱和I-V特性。将响应光谱的仿真曲线与实际测试