《電子技術(shù)應(yīng)用》
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硅基氮化鎵微絲陣列用于紫外光電探測

2018-12-08

研究人員通過一種自上而下的技術(shù)來創(chuàng)建水平微絲,,該技術(shù)與垂直導(dǎo)線隨機(jī)放置和不均勻直徑或曲率不同的波導(dǎo)生長方法相比,,可以實(shí)現(xiàn)更好的生產(chǎn)重復(fù)性。 此外,,該技術(shù)減少了對結(jié)構(gòu)到另一基板的復(fù)雜剝離和層轉(zhuǎn)移的需要或其他增加生產(chǎn)成本的復(fù)雜過程,。

利用300nm等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)二氧化硅層制備2英寸高阻(100)硅襯底,,該二氧化硅層被轉(zhuǎn)成3μm條紋,;通過氫氧化鉀濕法蝕刻硅表面使其產(chǎn)生具有(111)小平面的梯形通道,,使其呈現(xiàn)最有利于III族氮化物生長的六方原子排列; 然后用氫氟酸溶液除去氧化物,。

微絲陣列通過采用300nm AlN絕緣緩沖液低壓(100mbar)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD),,然后再摻雜入GaN(圖1)制備得到。將導(dǎo)線與兩個相距20μm的鎳/金肖特基電極接觸,。通過熒光實(shí)驗(yàn)可以看出其顯示出了一個尖銳且高強(qiáng)度的近帶邊發(fā)射峰,,中心為364.5nm(~3.4eV),且并未未觀察到代表雜質(zhì)和缺陷的黃色發(fā)光,。

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圖1:(a)圖案化硅襯底上的GaN基微絲陣列的示意圖,。(b)典型的SEM 圖像。(c)GaN微絲的HR-TEM 圖像,。(d)制造的有序排列的探測器的光學(xué)顯微鏡圖像,; 比例尺100μm。(e)一個探測器的放大圖像,; 比例尺20μm,。

在2500μW·cm-2 325nm氦鎘激光功率,5.0V偏壓下,,電流為2.71mA,;暗電流為1.3μA,靈敏度為2.08×10E5%,;電流 - 光輸出功率依賴性遵循冪指數(shù)為0.995,;冪指數(shù)接近1表示為低密度的陷阱態(tài)和GaN微絲的晶體質(zhì)量很好;響應(yīng)度計算為1.17x10E5A / W,,外部量子效率(EQE)為4.47x10E5,;最大特定探測率為10E16瓊斯。

研究人員聲稱,,他們所研制的紫外光電探測器與目前報道的單一GaN納米/微電子和納米線陣列光電探測器相比具有高紫外線靈敏度,,高響應(yīng)度和高EQE的特點(diǎn)。

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圖2:(a)GaN微絲的室溫微熒光光譜,; (b)黑暗(黑色曲線)和325nm紫外線照射(紅色曲線)下的I - V 特性,; 插圖,測試光電探測器的原理圖,; (c)與光密度有關(guān)的I - V曲線,; (d)電流隨光強(qiáng)度而變化; (e)響應(yīng)度和EQE相關(guān)的波長曲線,; (f)特定的檢測率依賴的功率密度曲線,。

該團(tuán)隊(duì)還在藍(lán)寶石上創(chuàng)建了一個具有3μmGaN層的對比器件。這些器件采用鎳/金觸點(diǎn),。電極光刻使用與硅上的微絲器件相同的光掩模,。靈敏度,響應(yīng)度和EQE分別為2.77x10E4%,,0.21A / W和0.80,。

本文翻譯自semiconductor-today,,如有錯誤請批評指正,謝謝,!


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