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Abstract
National Key Laboratory of ASIC, Hebei Semiconductor Research Institute, Shijiazhuang 050051, China
In this work, high-stability 4H-SiC avalanche photodiodes (APDs) for ultraviolet (UV) detection at high temperatures are fabricated and investigated. With the temperature increasing from room temperature to 150°C, a very small temperature coefficient of 7.4 mV/°C is achieved for the avalanche breakdown voltage of devices. For the first time, the stability of 4H-SiC APDs is verified based on an accelerated aging test with harsh stress conditions. Three different stress conditions are selected with the temperatures and reverse currents of 175°C/100 µA, 200°C/100 µA, and 200°C/500 µA, respectively. The results show that our 4H-SiC APD exhibits robust high-temperature performance and can even endure more than 120 hours at the harsh aging condition of 200°C/500 µA, which indicates that 4H-SiC APDs are very stable and reliable for applications at high temperatures.
silicon carbide photodiode UV detector high temperature avalanche Geiger mode Chinese Optics Letters
2023, 21(3): 032502
针对紫外探测器在紫外-红外双色探测器中的工程化应用需求，开展了 Pt/CdS肖特基紫外探测器研究，通过对 CdS晶片表面处理工艺、Pt电极制备及紫外芯片退火等关键技术进行优化研究，并对 Pt/CdS肖特基紫外探测器性能进行测试分析。测试结果表明：Pt/CdS肖特基紫外探测器在 0.3～0.5.m下响应率大于 0.2 A/W，对 3～5.m红外波长的平均透过率大于 80%，很好地满足了紫外 -红外双色探测器中的工程化应用要求。
肖特基 紫外探测器 I-V特性 Pt/CdS Pt/CdS, Schottky, UV detector, I-V characteristics
1 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
2 太原学院 物理系， 山西 太原 030032
通过水热法在ITO衬底上成功合成了ZnO纳米棒，并以ITO为电极制备了ZnO纳米棒紫外探测器件。在室温下测试了所制备器件对紫外光的响应性能。测试结果表明，ZnO纳米棒对紫外光有很好的光响应，在0 V附近，ZnO纳米棒紫外探测器的灵敏度能达到1 500。此外，通过循环测试可以观测到ZnO纳米棒紫外探测器具有良好的重复性和稳定性。
ZnO纳米棒 水热法 紫外探测器 ZnO nanorods hydrothermal UV detector
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
读出电路的注入效率是决定紫外焦平面探测器性能的重要因素。基于GaN基p-i-n结构日盲紫外探测器以及CTIA结构读出电路的等效模型, 对探测器信号读出的电荷注入效率进行了分析, 得到了注入效率的表达式。分析了注入效率与积分时间、探测器等效电阻、探测器等效结电容、CTIA电路中运算放大器增益的依赖关系, 并指出了放大器增益是有效影响注入效率的重要可控因素之一, 可以用提高增益的方法获得更大的注入效率。设计了几种不同增益的运算放大器电路, 并分别构成CTIA结构读出电路。采用GF 0.35 μm 2P4M标准CMOS工艺设计电路版图并进行流片。将紫外探测器分别连接至具有不同放大器增益的CTIA读出电路并进行测试, 通过对比注入效率的理论分析结果与实际测试结果, 可以得知, 注入效率的理论分析与实验结果吻合较好。
注入效率 紫外探测器 CTIA结构读出电路 injection efficiency UV detector CTIA structure readout circuit 红外与激光工程
2017, 46(11): 1120001
1 商丘师范学院 物理与电气信息学院, 河南 商丘 476000
2 商丘职业技术学院 机电系, 河南 商丘 476000
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 南京 210094
GaN光电阴极的制备成功与否需用科学手段加以评估。在GaAs光电阴极多信息量测试系统的基础上, 增设紫外光源, 并对评估软件重新加以编写, 设计出GaN光电阴极测试评估系统。利用该系统测试了GaN光电阴极在制备过程中的Cs源电流、O源电流、光电流和激活室真空度等多个信息量, 并利用激活后的光谱响应对阴极进行了评估, 实现了对GaN光电阴极性能的客观评价。
紫外探测器 氮化镓 光电阴极 测试 评估 光谱响应 UV detector GaN photocathode measurement evaluation spectral response
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都610054
2 电子科技大学 信息与软件工程学院, 四川 成都610054
3 电子科技大学 计算机科学与工程学院, 四川 成都610054
采用射频磁控溅射方法在蓝宝石单晶衬底上沉积氧化镓(Ga2O3)薄膜,并通过光刻剥离工艺(Lift-off)制备了金属-半导体-金属结构的Ga2O3日盲紫外探测器。对不同温度下沉积的Ga2O3薄膜分析表明,在800 ℃下获得的薄膜结晶质量最好,薄膜的导电性则随着沉积温度的上升先增大后减小。在800 ℃制备的β-Ga2O3薄膜的可见光透光率大于90%,光学吸收边在255 nm附近。在10 V偏压下,探测器的暗电流约为1 nA,光电流达800 nA,对紫外光响应迅速。器件的响应度达到0.3 A/W,260 nm波长处的响应度是290 nm波长对应响应度的40倍,可实现日盲紫外波段的探测。
射频磁控溅射 紫外探测 β-Ga2O3 β-Ga2O3 RF magnetron sputtering UV detector
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 空间物理重点实验室, 北京 100076
通过对日盲型紫外探测器光电性能及其技术平台的分析,提出了一种包括三个层次的日盲型紫外探测器的评价指标体系.采用层次分析法对各项评价指标进行了研究,确定了三个层次的主要评价指标及权重系数,结果表明采用该评价指标体系可以系统、准确地评价日盲紫外类探测器的光电性能、产品技术平台的能力.
紫外探测器 评价指标 层次分析法 UV detector evaluation index AHP method
深圳大学材料学院 深圳市特种功能材料重点实验室, 深圳陶瓷先进技术工程实验室, 广东 深圳518060
利用脉冲激光沉积技术在非晶石英衬底上制备了立方结构MgZnO薄膜, 研究了在不同Ar/O2气压比例条件下, 立方结构MgZnO薄膜的生长取向、光学带隙和Mg/Zn含量比例的变化规律。当固定氧气分压为2 Pa、通过注入惰性的Ar气使生长气压从2 Pa升高到7 Pa时, MgZnO薄膜的生长取向由(200)向(111)转变。当生长气压从2 Pa升高到6 Pa时, MgZnO薄膜光学带隙变窄。而当生长气压从6 Pa升高到7 Pa时, MgZnO薄膜光学带隙反而变宽。通过XPS数据分析, 不同生长气压下MgZnO薄膜光学带隙的变化规律与薄膜Mg/Zn含量比例的变化规律不一致, MgZnO薄膜中Mg和Zn与O的结合情况的变化对薄膜的光学带隙也有影响。
脉冲激光沉积 紫外探测器 ZnO ZnO MgZnO MgZnO pulsed laser deposition UV detector
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
研究了紫外标准探测器定标方法，以便进一步提高紫外波段辐射定标的精度。构建了高精度紫外标准辐射计，并推导了紫外辐射计响应度标准。在定标过程中直接利用高精度标准辐射计进行标准传递，并根据替代法定标原理消除了多项影响因子，使得定标精度大幅提高。最后，利用标准光源及标准探测器定标方法对待测光源辐照度、空间遥感仪器辐照度响应度进行了标定。两种方法定标结果表明：采用标准探测器定标方法可使定标不确定度降低到1.6%，充分证明了紫外标准探测器定标方法的有效性及高精度，实现了紫外探测器定标方法的工程化应用。
标准探测器 紫外探测器 紫外辐射 定标 辐照度 standard detector UV detector UV radiation calibration irradiance
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春130033
2 中国科学院 研究生院， 北京100039
制备了GaN基金属-绝缘层-半导体(MIS)结构紫外探测器，并测量了其暗电流和光谱响应。通过分析其暗电流，发现在反偏情况下，其主要电流输运机制为隧穿复合机制；在正偏情况下，随着偏压的增大，电流输运机制从隧穿机制变为空间电荷限制电流机制。光谱响应测试结果显示，该探测器在－5 V的偏压下，在315 nm处获得了最大响应度170 mA/W，探测度为2.3×1012 cm·Hz1/2·W－1。此外，还研究了不同厚度I层对器件光电压的影响，结果表明，光电压受隧穿机制与漏电流机制的共同制约。
氮化镓 氮化硅 探测器 电流输运机制 GaN Si3N4 UV detector current transport mechanics
