SiC低維納米結(jié)構(gòu)光電探測器件研制及其性能研究.pdf

1、SiC是第三代半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、電子飽和漂移速度高、臨界擊穿場強(qiáng)高、本征載流子濃度低、抗輻照能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)異物理特性，且與當(dāng)前成熟的硅基平面工藝相兼容，是研發(fā)高溫、高頻、耐高壓、抗輻照，大功率等電子器件的理想材料，在用作苛刻工作條件下的光催化劑，氣敏檢測器、顯示器、氣敏傳感器和導(dǎo)彈尾焰探測裝置等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。SiC低維納米結(jié)構(gòu)不僅保留了其塊體結(jié)構(gòu)的優(yōu)異性能，還兼具低維納米結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)勢，有望為新穎高

2、效的微電子器件研發(fā)帶來契機(jī)。
　　本論文以化學(xué)氣相沉積法制備SiC單晶納米線，通過工藝參數(shù)的探索和優(yōu)化，實現(xiàn)高品質(zhì)SiC單晶納米線的制備。在器件設(shè)計和組裝上，通過光刻和電子束沉積技術(shù)，實現(xiàn)單根SiC納米線光電探測器的研制;通過溶液組裝方法，實現(xiàn)了SiC單晶納米線薄膜光電探測器的研制，通過介電泳力自組裝技術(shù)，實現(xiàn)了基于Si/SiO2和柔性基底上的SiC有序納米線陣列光電探測器研制。研究結(jié)果表明，所研制的光電探測器具有高靈敏、快響應(yīng)、

3、可重復(fù)性高等系列特點。綜合本論文工作，其主要結(jié)果如下:
　　(1)以稻米殼燒灼后的白粉、碳纖維為原料，通過化學(xué)氣相沉積，成功地制備了高質(zhì)量的3C-SiC單晶納米線。其結(jié)構(gòu)表征分析結(jié)果表明，所制備的SiC納米線為單晶，為β立方相結(jié)構(gòu)。
　　(2)所研制的單根SiC光電探測器具有良好的性能:快速的上升和下降光響應(yīng)時間，分別為0.2 s和0.09 s;較高的光譜響應(yīng)度(Ri)和外量子效率(EQE)，在5.0 V偏壓和420 nm藍(lán)

4、光光照下，其Ri和EQE分別為3.3×106A/W和9.7×108％，表明所研制的器件具有良好的靈敏度。實驗證明，所研制的光電探測器，能夠勝任200℃的高溫服役條件。
　　(3) SiC單晶納米線薄膜光電探測器對于420 nm光照下光響應(yīng)十分靈敏，具有優(yōu)異的可重復(fù)性和穩(wěn)定性，光生電流和光功率密度為近線性關(guān)系。
　　(4)與基于單根SiC納米線的光電探測器相比，基于Si/SiO2和柔性基底上的SiC有序納米線陣列的光電探測器性