Ge材料由于在近红外波段具有较大的吸收系数、高的载流子迁移率、以及与Si工艺相兼容等优势而被视为制备近红外光电探测器最理想的材料之一。针对Ge光电探测器制备过程中面临的挑战, 文中综述了近年来笔者所在的课题组在Ge探测器材料、器件及工艺方面的研究进展。首先介绍了Si基Ge材料的制备工艺, 利用低温缓冲层生长技术、Ge/Si键合技术、Ge浓缩技术等分别制备得到高晶体质量的Si基Ge材料。研究了Ge材料n型掺杂工艺, 利用离子注入结合两步退火处理(低温预退火和激光退火)以及利用固态磷旋涂工艺等分别实现Ge材料n型高掺浅结制备。最后探究了金属/Ge接触势垒高度的调制方法, 结合金属中间层和透明导电电极ITO制备得到性能良好的Ge肖特基光电探测器。

设计并制备了基于石墨烯/n型硅肖特基结的光电探测器，并从能带角度研究和分析了其I-V及C-V特性.结果表明，石墨烯/氮化硅/硅（金属-绝缘层-半导体）电容器对器件的I-V及C-V特性有较大影响.在808 nm近红外光的照射下，器件反向电流和正向电流大小接近，归因于氮化硅/硅界面堆积的光生空穴向石墨烯/硅肖特基结的扩散，器件光响应度为0.26 A/W.基于热发射模型从I-V暗电流曲线提取的肖特基势垒高度及理想因子分别为0.859 eV和2.3.利用肖特基二极管耗尽层电容公式从C^-2-V曲线提取的势垒高度随着频率的增加而增加并趋于稳定在0.82 eV.由于界面态的影响，石墨烯/硅肖特基结耗尽层宽度随频率增加而增加，而硅施主原子的掺杂浓度及器件电容则随频率增加而减小.

采用射频磁控溅射法在n-Si(100)衬底上沉积Si1-xGex薄膜，俄歇电子谱(AES)测定Si1-xGex薄膜的Ge含量约为17%。对薄膜进行高温磷扩散掺杂，制得n-poly-Si0.83Ge0.17。在n-poly-Si0.83Ge0.17薄膜上溅射一层Co膜，制成Co/n-poly-Si0.83Ge0.17/n-Si肖特基结样品。在300～600 ℃范围内，对样品做快热退火。对不同退火温度下的样品做I-V-T测试。研究发现，测试温度升高，不同退火温度样品的肖特基势垒高度(SBH)的差别变小，500 ℃退火的样品，表观SBH最小。总体上，SBH随测试温度的升高而变大，理想因子的变化趋势则与之相反。基于SBH的不均匀分布建模，对实验结果给出了较为合理的解释。

采用磁控溅射的方法在4H-SiC样品上分别沉积四种金属薄膜(Ag,Cu,Ni,Cr)形成Schottky接触,研究了不同温度退火对Schottky势垒高度的影响.通过对样品的I-V测试结果的拟合,得到各金属/4H-SiC Schottky接触的势垒高度以及理想因子.在反向偏压100V下,样品的反向漏电流小于10-10A,说明样品的反向特性良好.样品经过不同温度的退火后,发现Cu、Ni与4H-SiC的势垒高度(SBH)随退火温度的升高而提高,超过某一温度,其整流特性变差;Ag、Cr的SBH在退火后降低.SBH与金属功函数呈线性关系(Cr金属除外),斜率为0.11.

在非故意掺杂的和掺Si的GaN薄膜上蒸镀Ti(24 nm)/Al(nm)薄膜,氮气环境下400～800℃范围内进行退火.实验结果表明,在非故意掺杂的样品上,随退火温度的升高,肖特基势垒高度下降,理想因子升高,表面状况逐渐变差,600℃退火形成较低接触电阻的欧姆接触,比接触电阻率为3.03×10-4Ω cm2,而载流子浓度为5.88×1018cm-3的掺Si的样品未退火就形成欧姆接触,比接触电阻可达到4.03×10-4Ω cm2.