4H-SiC紫外光電探測器光電特性隨溫度變化的研究.pdf

1、隨著空間科學的發(fā)展，航空航天及太空環(huán)境監(jiān)測等領域要求光電探測器能夠在較寬的溫度范圍內保持良好的性能，然而半導體器件的性能受溫度的影響很大，因此研究光電探測器的光電特性隨溫度變化特點，尤其是低溫下的變化特點具有重要的理論和實際意義。用4H-SiC制備的紫外光電探測器在室溫下表現出優(yōu)良的紫外探測性能，本文介紹了在300-60K溫度范圍內，4H-SiC紫外光電探測器的暗電流和相對光譜響應隨溫度的變化特性。
　　 將被測探測器置于由液氦

2、制冷的閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，調節(jié)溫度從300K逐漸降低到60K。當探測器溫度恢復到室溫時，被測探測器未出現損壞，仍能夠正常工作。
　　 實驗觀察到隨著溫度的降低，探測器的暗電流和相對光譜響應都逐漸減小。溫度從300K降低到60K時，被測探測器相對光譜響應的譜形發(fā)生了改變，不同波長入射光產生的光電流隨溫度降低而減小的速率有所不同，相對于短波長入射光的相對光譜響應，中長波長的入射光產生的相對光譜響應受溫度影響較大。另外，被測探測器的響應波

3、長范圍略有縮小。
　　 本文從兩方面對相對光譜響應的溫度特性進行了探討，一方面從p-i-n結構紫外光電探測器光譜響應的理論計算出發(fā)，發(fā)現少子擴散系數，表面復合速度和界面復合速度的溫度特性，都能夠引起被測探測器光譜響應的改變，但考慮到被測探測器的結構參數，并結合理論計算，這些因素對相對光譜響應強度的影響都是有限的。
　　 另一方面從4H-SiC材料本身特點，如材料缺陷，能帶結構等方面出發(fā)，研究影響器件光電轉換效率的因素。隨

4、著溫度的降低，半導體材料缺陷陷阱對光生電子空穴對束縛幾率的增加和聲子數量的減少，都可以引起被測探測器相對光譜響應強度的減弱。而4H-SiC吸收系數隨溫度降低而減小，使更多的高能量光子深入到空間電荷區(qū)被吸收，并在強電場作用下形成光電流，因此，短波長部分的相對光譜響應表現為受溫度的影響不大。
　　 另外，4H-SiC材料的能帶結構隨溫度降低發(fā)生改變，由直接躍遷吸收產生的激子的產生幾率有可能增加，可能是導致相對光譜響應短波長部分的光譜