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。     

小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元

针对传统ZnO紫外光探测器无法直接输出电压传感信号而难以与后端信号处理芯片集成的问题,提出并实现了一种小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元。利用大功率射频磁控溅射SiO₂钝化层时高能粒子轰击ZnO薄膜表面的方法增加了ZnO薄膜表面的氧空位缺陷浓度,使ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流获得近2个数量级的显著提升;在SiO₂钝化层上通过射频磁控溅射ZnO作为紫外线遮光层可大大减少ZnO光电导器件桥臂的暗场漏电流。遮光后ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流显著降低至原先的1/10;所制备的ZnO电桥式紫外探测单元可将入射的紫外光信号直接转换为电压信号输出,且可对1μW～6 mW跨3个数量级强度范围的紫外光进行响应,响应度最高达9 mV/μW,紫外光可见光对比度为143.8,且整个单元体积小于1 mm³。实验结果表明,该ZnO电桥式紫外探测单元具有高响应度、宽响应范围、高紫外光可见光抑制比、可直接输出电压传感信号、体积小等优点,可用于实现具有高集成度的ZnO紫外感算一体芯片。     

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.     

共振隧穿二极管串联电阻测量方法的比较与分析

介绍了采用3种测量GaAs基RTD器件的串联电阻参数的方法：温度特性法、外加电阻法和电桥法．研究发现，不同的测试手段，得到的串联电阻值存在较大差异．对每种测量方法的原理进行了比较分析，由于3种方法分别针对RTD的不同电流区域进行测量，因而串联电阻会随着测量区域的改变而变化，导致测量结果不一致对于RTD的不同用途要采用对应的测试方法，这为RTD在电路方面的应用奠定了基础．     

Au/n-ZnO/p-SiC紫外探测器的研制和特性分析

采用宽禁带半导体n-ZnO和金属Au作肖特基接触,n-ZnO和同为宽禁带半导体p-SiC形成异质结,Ti,Ni,Ag合金作背底形成欧姆接触,研制出Au/n-ZnO/p-SiC结构的紫外探测器.测试分析了该器件的光谱响应特性,响应范围为200～400nm,在室温和一定反偏压下,响应峰值为313nm,半宽为65nm.同时测试分析了该器件的I-V特性,室温下,反向工作电压大于5V,反向击穿电压为70V.实验表明,此结构紫外探测器具有良好的紫外响应特性以及较低的反向漏电流和结电容.     

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。     

硅光探测器紫外量子增益谱

对硅光探测器在紫外光波段的量子增益过程进行了分析,考虑到碰撞粒子的相对运动及终态的态密度分布,计算了增益谱,制作了紫外性能良好的硅光电二极管,测量了紫外谱响应,对实验测量与理论计算进行了比较,结果基本一致。     

多晶硅一维MIS结构光位敏探测器的研制

以横向光伏效应为工作模式，采用氢化非晶硅（ａ－Ｓｉ：Ｈ）的快速退火固相晶化工艺，我们成功地研制了一维ＭＩＳ结构的多晶硅（ｐｏｌｙ－Ｓｉ）光位敏探测器（ＰＳＤｓ）．测试结果表明：该器件光响应峰位在６６０ｎｍ附近，峰位处光谱灵敏度为１×１０－３μＡ／μＷ，在２０ｍＷ／ｃｍ２光功率密度下，对７８０ｎｍ的近红外光其平均位敏度约０．２８ｍＶ／ｎｍ，与未经退火的α－Ｓｉ：Ｈ器件相比，光响应最大光位敏度为０．４６ｍＶ／ｎｍ，峰位红移６０ｎｍ，光谱灵敏度提高了１－２个数量级。     

硅太阳电池串联电阻的温度特性

使用理论分析模型与实验测量相结合的方法,对单晶硅光伏板串联电阻与温度之间的关系进行研究。搭建光伏板温度可控实验台,利用数据采集装置获得光伏板在不同温度下的串联电阻值,使用简化后的Handy模型串联电阻值进行理论计算。实验结果表面,串联电阻随温度的升高而升高,在标准光照强度100 W/cm2下,单晶硅光伏板电池串联电阻随温度变化曲线斜率为0. 001 9Ω·℃-1,实测串联电阻随温度变化趋势与理论模型分析结果一致。     

光伏电池电极条设计中的构形理论优化

根据构形理论的“体－点”流通模型，在已有文献研究基础上，结合经过优化的变截面电极和矩形单元体，以减小光伏电池的串联电阻为目标，对其发射区上电极条的布置进行了优化设计，得到了优化结果. 与相关文献进行比较表明，该优化设计可得到更小的电阻，能更有效协调降低光伏电池串联电阻与减小遮光面积的矛盾.     

基于ZnO半导体纳米线膜的声表面波型紫外探测器

针对传统半导体光电探测器件结构的宽带隙半导体紫外探测器可测信号弱的问题,提出了一种基于ZnO纳米线膜的声表面波型紫外探测器。该探测器利用ZnO纳米线膜的强紫外光电响应特性和声表面波器件的灵敏的声电相互作用机制,将采用高纯锌粉的热蒸发氧化工艺制备的纤锌矿型ZnO纳米线制作在已有声表面波小波传感器上。利用光致发光谱研究发现,由于低维激子限域效应和表面效应,所制作ZnO纳米线敏感膜中的紫外光电效应优于外延ZnO半导体薄膜;同时,基于ZnO纳米线膜的声表面波式紫外探测器在紫外光辐照下该探测器的中心频率减小,损耗增大。实验研究表明该器件能够实现长波紫外光的高灵敏度探测。     

超导辐射热探测器的响应率研究

分析了超导辐射热探测器的响应率，根据热平衡方程，考虑偏置电流对器件工作点的影响，推导出更具普适意义的超导辐射热探测器的响应率计算式，修正了传统的响应率公式，采用复合介质热传导模型，精确分析了热传导效应对器件红外响应的影响。     

微晶硅膜MIS结构光位敏探测器的研制

采用快速退火工艺，促使非晶硅膜固相晶化，获得具备器件质量的微晶硅膜，以此晶化膜作基本材料，采取侧向光伏效应的工作模式，以金属－绝缘体－半导体（ＭＩＳ）结构成功地研制出了一维微晶硅膜的光位敏探测器，实验结果表明，该器件具有非晶硅器件与晶体硅器件互补兼容特色。     

纳米线阵列光电探测器的紫外特性研究

设计组装了ZnO纳米线阵列器件并对其进行了紫外光响应研究。结果表明,365 nm光照下的明电流是暗电流的4倍,响应时间0.46 s,延迟时间仅为288 ms,拟合得出的两弛豫时间常数分别是0.05 s和0.78 s。对ZnO纳米线阵列光探测器的工作机理进行了初步探讨。     

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.     

基于PSIM软件的光伏电池特性的仿真建模研究

针对光伏电池研究了基于物理机制的数学模型,分析了串联电阻和并联电阻对光伏电池特性的影响。利用光伏电池特性数学表达式,提出了基于PSIM软件的仿真模型,给出了光照强度和温度变化时光伏电池特性曲线。仿真结果与实验测试数据的对比结果表明,仿真模型正确且可行,可以应用到光伏发电系统中实现动态仿真。     

高阻硅片对紫外LED散热性能的影响研究

紫外LED因光谱单一、体积小、冷光源、无热辐射等特点逐渐取代传统汞灯,并广泛应用于油墨固化、医学光疗、消毒杀菌等领域,而功率型紫外LED器件散热问题是制约其性能提高和应用的瓶颈。基于陶瓷大功率LED封装平台制备了引入高阻硅片功率型紫外LED器件,研究发现引入高阻硅片的紫外LED的器件具有较高的光功率,但其热阻及结温均高于无硅片紫外LED,这归因于加入高阻硅片结构增加了芯片散热的传导路径。该工作对实际工业封装技术路线具有指导意义。     

外加直流电场对PdSnOxMIS型氧探测器氧吸附行为影响的研究

研制成了一种新型的Pd-SnOxMIS结构型氧探测器.这种探测器能在室温下探测小于0.1乇的氧分压.本文简扼报告了这种器件的结构、制造工艺和氧吸附与消吸附特性,着重阐述外加直流偏压对器件氧吸附行为的影响.实验结果表明:在实验氧分压范围内,正向直流偏压会抑制器件的氧吸附响应,负向直流偏压会增加器件氧吸附响应.文中还对这种电吸附行为进行了讨论.     

非线性电阻电感型RLC串联电路主共振分析

为了研究非线性电阻电感型RLC串联电路的非线性振动，应用拉格朗日一麦克斯韦方程建立受简谐激励的具有电阻和电感非线性RLC电路的数学模型．根据非线性振动的多尺度法，得到系统满足主共振条件的一次近似解以及对应的定常解．对其进行数值计算，分析系统参数对响应曲线的影响．结果表明：增大极板面积，响应曲线的振幅和共振区变大；增大极板间距、电感非线性系数和电阻，响应曲线的振幅和共振区变小．非线性电感和电阻可以抑制电量的振动．系统的固有频率随极板间距增大而增大，随极板面积和电感线性系数的增大而减小．     

GaN基p-i-n型紫外探测器光生载流子屏蔽效应模型

通过求解光生载流子连续性方程,得出GaN基p-i-n型紫外探测器耗尽层中的光生载流子密度分布.根据泊松方程计算了光生载流子屏蔽电场,并通过数值计算方法将光生载流子屏蔽电场引入器件模型,建立了光生载流子屏蔽效应模型.在此基础上,讨论了光生载流子屏蔽效应对p-i-n型探测器耗尽区光生载流子密度分布的影响,并分析了外加偏压、入射光功率以及载流子寿命对光生载流子屏蔽效应模型的影响.结果表明光生载流子屏蔽效应对器件性能的影响是非单调的,且通过调节外置偏压可以得到最大载流子漂移速度和最小器件响应时间.