碳化硅紫外探测器的研究

采用宽禁带半导体n-4H-SiC和金属Au作肖特基接触，TiNiAg合金作背底形成欧姆接触，研制出Au／n-4H-SiC肖特基紫外探测器．测试分析了该器件的光谱响应特性：响应范围为200～400nm之间；在室温无偏压下，响应峰值在310nm处，响应半宽为85nm．同时测试分析了该器件的I-V特性：在室温下，正向开启电压为0．8V，反向击穿电压大于200V，反向漏电流小于10^-10A；工作温度大于250℃．实验表明，Au／n-4H—SiC肖特基紫外探测器具有很好的紫外响应特性和很低的反向漏电流．     

ZnO欧姆电极制备与n-ZnO/p-Si异质结紫外光电特性

基于ZnO形成的机理,运用半导体能带理论,分析了金属和ZnO的欧姆接触和肖特基接触特性;在p-Si衬底上,采用直流及射频溅射获得掺Al的ZnO薄膜;用电子束蒸发In/Ag、In/Al、Ti/Au,微电子光刻工艺制作范德堡、传输线、梳状电极和n-ZnO/p-Si异质结UV增强光电探测器,并在200～500℃时,在氩气保护下制作合金样品,测量样品的I-V特性、电阻率、载流子浓度、异质PN结的UV光谱响应,以及对XPS结构组分进行分析等.测试结果表明,采用金属功函数低的In、Ti做中间导电层,并在400℃退火合金后,In/Ag、In/Al、Ti/Au与n-ZnO薄膜形成了良好的欧姆接触.     

基于Pt电极的TiO2紫外探测器研究

针对宽禁带半导体紫外探测器响应不够灵敏和响应度偏低等问题,将具有高功函数的Pt电极引入TiO₂紫外探测器,采用溶胶凝胶法制备了纳米TiO₂薄膜。以金属Pt为电极,采用磁控溅射的方法,将Pt电极溅射在TiO₂纳米薄膜上,制作了MSM (Metal Semiconductor Metal)型紫外探测器件。在5 V偏压下,探测器的暗电流为4.5 nA,260 nm波长光照下的光电流为5.7 μA。在260 nm的紫外光照射下,探测器的响应度达到最大值,约为447A/W,与其他紫外探测器（200 A/W左右）的响应度均值相比有了很大的提升。最后,设计外围电路,制作出功能完整的紫外强度测试仪。实验表明,该探测器成功地解决了传统宽禁带半导体紫外探测器灵敏度及响应度偏低等问题。     

紫外光电探测器的发展研究

紫外光电探测器无论在军用还是民用领域均有广泛应用,详细阐述了紫外光电探测器的用途和原理,比较了宽禁带半导体紫外探测器、紫外光电倍增管和Si基紫外探测器的优劣,并重点介绍了不同结构类型的宽禁带半导体紫外探测器与几种提高器件性能的方法。     

高灵敏度宽禁带半导体紫外探测器

以碳化硅(SiC)和Ⅲ族氮化物为代表的宽禁带半导体是近年来国内外重点研究和发展的新型第三代半导体材料,具有禁带宽度大、导热性能好、电子饱和漂移速度高以及化学稳定性优等特点,用于工作于紫外波段的光探测器件具有显著的材料性能优势.宽禁带半导体紫外探测器的主要应用包括:国防预警、环境监测、化工和生化反应的光谱分析和过程检测、以及天文研究等.本文主要回顾近年来南京大学在此方面开展的一些代表工作,所涉及到的典型器件有:具有极低暗电流的AlGaN基日盲MSM紫外探测器、高量子效率AlGaN基日盲雪崩光电探测器、以及SiC基可见光盲紫外单光子探测器.     

低噪声、宽谱响应的碳纳米管薄膜-石墨烯复合光探测器

采用高纯半导体碳纳米管薄膜和石墨烯构建复合结构光探测器, 研究其光电响应特性。结果表明, 在光照下, 顶层石墨烯中的光生载流子通过碳纳米管与石墨烯之间薄的非晶硅层, 隧穿至底层的碳纳米管薄膜中, 在非晶硅层两侧分别富集电子和空穴, 形成光致栅压(Photogating), 有效地改变了碳纳米管薄膜晶体管的电流。器件在可见光(633 nm)条件下得到响应度为83 mA/W, 并在近红外波段范围内仍保持好的光响应特性。由于石墨烯具有宽谱光吸收特性, 半导体碳纳米管薄膜晶体管具有小的暗电流, 碳纳米管–石墨烯复合光探测器发挥了两种材料的优势, 为今后高性能宽谱光电探测器的制备奠定了基础。     

利用MOCVD在Si衬底上制备立方相Mg_(0.25)Zn_(0.75)O薄膜及日盲探测器

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Si衬底上实现了立方结构的Mg0.25Zn0.75O薄膜生长。在此基础上,实现了Mg0.25Zn0.75O/n-Si异质结型日盲紫外探测器。该探测器在-5 V偏压下,器件暗电流为0.02 m A。在0 V偏压下的峰值响应位于大约280 nm处,响应度为1.2 m A/W。     

宽禁带SiC肖特基势垒二极管的研制

采用微电子平面工艺 ,高真空电子束蒸发金属Ni作肖特基接触 ,多层金属Ni、Ti、Ag合金作欧姆接触 ,SiO2 绝缘环隔离减小高压电场集边效应等技术 ,制作出Ni/4H SiC肖特基势垒二极管 (SBD) .该器件在室温下反向击穿电压大于 450V ,对应漏电流为 6× 1 0 -6 A .并对实验结果进行分析模拟 ,理想因子为 1 .73 ,肖特基势垒高度为 1 .2 5V ,实验表明 ,该器件具有较好的正向整流特性和较小的反向漏电流 .     

Cu对O在ZnO(0001)面上吸附影响的第一原理研究

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料,具有从蓝光到紫外波段的发光性能.其室温下的激子结合能高达60 meV,制作发光器件可以获得更高的光增益,这在某些方面起着其它材料无法替代的作用.     

GaN金属-半导体-金属紫外光电探测器的研制

用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测试和分析.结果表明,探测器在-5 V偏压下的光电流与暗电流之比大于400倍;探测器光响应在352 nm附近达到响应峰值,并在364 nm附近出现截止,即具备可见盲特性;器件的光响应度最好达0.21A/W.     

半导体器件模拟软件ISE—TCAD

本文的研究目的是对半导体模拟软件ISE—TCAD进行详细介绍,旨在介绍软件的模拟方法,并利用仿真软件ISE—TCAD对其在室温下的正向伏安特性与反向伏安特性进行了模拟仿真,并取得了有价值的数据．．从模拟图的结果可知室温（303K）且偏压较低时,电流随着电压呈指数关系增长。W／SiC肖特基势垒二极管的开启电压约为0．2V;偏压较高时,电流增加缓慢,串联电阻效应明显。模拟值表明反向电流数值比正向数值小几个数量级,     

Au NPs decorated TiO2 nanotubes array candidate for UV photodetectors

This work reports the Au nanoparticles (NPs) deposited on TiO2 nanotubes (NTs) which were successfully synthesized by a simple two-step anodization method. This fabrication process is notable for a simple and inexpensive method for obtaining pure TiO2 NTs and Au NPs deposited TiO2 NTs. The prepared samples were characterized by field emission scanning electron microscope (FESEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and I-V curve. We found that the size of Au NPs can be controlled by changing the bias voltage during the deposition. The photodetectors of Au NPs/TiO2 devices showed good wavelength selectivity with high photocurrent as compared to pure TiO2 NTs devices. Subsequently, Au NPs deposited on TiO2 NTs at bias voltage of 70 V was potentially used in fabrication of UV photodetector. At this applied voltage, a high density of Au NPs was uniformly deposited on TiO2 NTs. As a result, it enables a high photocurrent and great responsivity in UV region. It is suggested that the Au NPs deposited TiO2 NTs device shows good promise for UV photodetectors with possibility to fine-tune properties in both UV and visible regions and is worthy of further investigation.     

A wide tuning range electro-optic filter based on long-period waveguide grating

We present the design of an electro-optic filter with polarization insensitivity based on a long period waveguide grating. The filter exhibits an ultra-large wavelength tuning range of exceeding 35 nm and covering the whole C band (1530 to 1565 nm) in a bias voltage range from −84 to 84 V. In the whole tuning range, the transmission coefficients for quasi TE modes are over 97% and the 3 dB bandwidths are below 0.8 nm. The wavelength sensitivity to the tunable voltage is about 0.208 nm/V. This electro-optic filter can be used in dynamic WDM networks for fast wavelength scanning/selection, communication channel reconfiguration, and optical switching.     

低电子亲和势的场助热电子发射阴极

具有金属 /绝缘层 /半导体 /金属结构的场助热电子发射阴极是大屏幕显示器中的主要候选部件。电子发射受到各层薄膜的厚度、材料组分和结晶状态等的严重影响。由Au/Ag双层薄膜构成的上电极使得电子亲和势降低0 .5 e V,发射电流提高了数倍。半导体材料 Zn1 - x Mgx O具有低的电子亲和势以及适合电子注入的带隙宽度 ,并且已经较为容易地用溅射方法制备。上电极和半导体层之间的晶格匹配可以降低电子在界面上的散射 ,对提高发射电流是很重要的 ,这已经在 Zn1 - x Mgx O/Au和 L i F/Au界面上实现。在绝缘层和半导体层之间引入界面态控制层可以大大降低驱动电压 ,对采用宽带隙半导体层的阴极尤其具有实用价值     

长波和甚长波及其双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的研究进展

本文报道了基于InAs/GaSb二类超晶格实现长波、甚长波及窄带长波/甚长波双色红外探测器的研究,生长的材料具有极高的材料质量.长波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为9.6μm,峰值响应为3.2 A/W,峰值量子效率为51.6%;甚长波红外探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为14.5μm,量子效率为14%,热噪声限制的探测率为4.3×109 cm Hz1/2 W-1.通过改变偏压极性实现双色探测的窄带型长波/甚长波InAs/GaSb二类超晶格红外探测器两端器件,偏压小于0 V时在长波区工作,偏压大于40 mV时,在甚长波区工作.具体来说,偏压为-0.1 V时,器件光响应50%截止波长为10μm;而偏压为40 mV时,器件光响应50%截止波长为16μm.对于长波光响应,δλ/λ为44%,对于甚长波响应,δλ/λ为46%.甚长波对长波的串音为9.9%,长波对甚长波的串音为11.8%.     

单根In掺杂的n-ZnO纳米线/p+-Si异质结的紫外电致发光

采用化学气相沉积的方法在In_0.1Ga_0.9N衬底上生长出In掺杂的n-ZnO纳米线阵列。电学输运测量得到单根n-ZnO纳米线的电阻率为0.001 Ω cm,比同样方法在GaN衬底上生长的ZnO纳米线低约20倍。这个结果表明来自于In_0.1Ga_0.9N衬底中的In原子在高温生长过程中可能被掺入ZnO纳米线。制备成功单根n-ZnO纳米线/p⁺-Si异质结构并研究了其电致发光特性。室温下电致发光光谱中可以看到一个窄的ZnO激子峰（约380 nm）和一个中心位于700 nm 的来自Si衬底表面自然氧化硅发光中心的发光峰。     

固相萃取-加压毛细管电色谱法测定水产品接触材料中五种芳香胺

建立了一种固相萃取-加压毛细管电色谱同时测定水产品接触材料中5种芳香胺含量的方法。采用EP-100-20/45-3-C18毛细管柱和紫外检测器进行分离检测,以甲醇:磷酸氢二钾水溶液(20 mmol,pH=8)为流动相,采用梯度洗脱,在240 nm波长下加压+6 kV,五种芳香胺得到良好的分离。五种芳香胺在2~20 mg/L浓度范围内线性良好,相关系数均大于0.99;加标回收率在70.1%~84.5%之间,RSD5.7%,检出限介于1.0~4.0 mg/L(S/N=3)之间。该方法灵敏度较好,前处理简便易行,适用于水产品接触材料中芳香胺的快速检测。     

An improved surface-plasmonic nanobeam cavity for higher Q and smaller V

We demonstrate a high-Q hybrid surface-plasmon-polariton-photonic crystal(SP3C) nanobeam cavity.The proposed cavities are analyzed numerically using the three-dimensional finite difference time domain(3D-FDTD) method.The results show that a Q-factor of 2076 and a modal volume V of 0.16(/2n) 3 can be achieved in a 50 nm silica-gap hybrid SP3C nanobeam cavity when it operates at telecommunications wavelengths and at room temperature.V can be further reduced to 0.02(/2n) 3 when the silica thickness decreases to 10 nm,which leads to a Q/V ratio that is 11 times that of the corresponding plasmonic-photonic nanobeam cavity(without silica).The ultrahigh Q/V ratio originates from the low-loss nature and deep sub-wavelength confinement of the hybrid plasmonic waveguide,as well as the mode gap effect used to reduce the radiation loss.The proposed structure is fully compatible with semiconductor fabrication techniques and could lead to a wide range of applications.