一、新一代宽禁带半导体材料（论文文献综述）
申德振[1]（2021）在《宽禁带半导体物理》文中进行了进一步梳理宽禁带半导体材料包括氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）、氧化镓（Ga2O3）和金刚石等,也被称为第3代半导体材料。与硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）等前两代传统半导体材料相比,宽禁带半导体材料除具有优异的光电特性外,还具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强、介电常数低等优越性能,因此宽禁带半导体材料被广泛用于制作电子电力和光电器件,
张心怡[2]（2021）在《下一代半导体：一路向宽，一路向窄》文中研究说明随着以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体步入产业化阶段，对新一代半导体材料的探讨已经进入大众视野。走向产业化的锑化物，以及国内外高度关注的氧化镓、金刚石、氮化铝镓等，都被视为新一代半导体材料的重要方向。从带隙宽度来看，锑化物属于窄带半导体，而氧化镓、金刚?
蔡蔚,孙东阳,周铭浩,郭庆波,高晗璎[3]（2021）在《第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状》文中认为近年来,以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体迅猛发展,已成为中国功率电子行业的研发和产业化应用的重点。抓住第三代宽禁带功率半导体的战略机遇期,实现半导体材料、器件、封装模块和系统开发的自主可控,对保障工业创新体系的可持续发展至关重要。在分析第三代宽禁带功率半导体重要战略意义的基础上,综述了其材料、器件研发和产业的发展现状,阐述了碳化硅及氮化镓器件在当前环境下的应用成果,剖析了第三代半导体行业存在的关键问题。建议在国家政策的进一步领导之下,发挥行业协会和产业联盟的桥梁和纽带作用,对衬底材料、外延材料、芯片与器件设计和制造工艺等产业链各环节进行整体支撑,引导各环节间实现资源共享、强强联合,上下游互相拉动和促进,形成一个布局合理、结构完整的产业链。
吴九鹏[4]（2021）在《碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究》文中研究表明电能是当今人类消耗能源的主要形式,并且所占比例逐年上升。因此,对电能进行处理和变换的电力电子技术就显得越来越重要。半导体功率器件是电力电子技术的核心元件。近年来,基于碳化硅（SiC）材料的新一代功率器件异军突起,以其击穿电压高、导通电阻小、开关速度快等特点,逐渐得到了学术界和产业界的青睐。在碳化硅器件进步的过程中,高效的器件设计方法、稳定而低成本的流片工艺、器件在异常工况下的行为特征和可靠性,都需要进行细致的研究。而碳化硅二极管就是研究这些问题的绝佳平台。目前最流行的碳化硅二极管包括结势垒肖特基二极管（Junction Barrier Schottky diode,JBS diode）以及混合PiN结势垒肖特基二极管（Merged PiN Schottky diode,MPS diode）。它们在正向导通、反向阻断性能和浪涌、雪崩可靠性之间取得了较好的平衡。众多研究者针对MPS/JBS二极管的元胞设计和器件性能之间的关系做了深入的研究,并且已有多家厂商开发出了成熟的商业产品。但是目前针对碳化硅二极管的研究仍然存在一些不足之处,包括SiC MPS二极管中稳定可靠的P区欧姆接触工艺、芯片外延层参数的设计和提取、器件在浪涌等大功率电热耦合过程中的电学和热学行为的表征和结温信息的获取等,都存在众多值得优化的地方。针对这些问题,本文设计、流片完成了多种SiC MPS/JBS二极管,并针对制备完成的器件开展了系统的表征测试和建模分析的工作,主要包括:（1）SiC MPS/JBS二极管结构参数的设计与工艺开发;（2）对制备完成的SiC MPS/JBS二极管的静态、动态、浪涌可靠性的测试;（3）建立针对带有场限环终端的垂直型功率器件的外延参数提取方法;（4）建立针对浪涌过程的电热耦合结温计算模型。本文具有以下创新点:（1）通过设计、流片、测试具有两种元胞排布和多组尺寸参数的SiC MPS二极管,本文充分理解并掌握了SiC MPS二极管研发技术。本文同时从仿真和实际层面揭示了器件元胞设计、静态特性与浪涌可靠性之间的联系。根据电流和温度的不同,本文将SiC MPS二极管在浪涌过程中的电学行为简化为三个模态,并详细分析了各个模态的形成和转化机理,加深了对器件浪涌特性的理解。本文同时开发了一套基于注入型P+区的SiC MPS二极管流片工艺,最大限度地兼容了SiC JBS二极管的工艺流程。根据此工艺流程制备完成的器件具有稳定的电学特性,并在浪涌电流冲击等极端工况下展现出了媲美商业器件的高可靠性。（2）本文改进了芯片外延层参数的传统设计和提取方法。通过引入辅助函数并结合数值方法,本文提出了无需电子和空穴的碰撞电离系数相等的假设、直接处理二重积分形式的雪崩击穿判据并计算击穿电压的算法。基于该算法,本文给出了适用于4H-SiC材料、根据耐压设计目标确定最佳外延参数的拟合公式,方便了外延层设计。本文同时改进了提取芯片外延参数的传统C-V法。通过考虑场限环终端（Field limited rings,FLRs）对耗尽区几何形状和器件C-V特性的影响,优化后的外延参数反推算法相比于传统C-V法能计算出更准确的外延掺杂浓度和厚度,有助于对器件进行逆向工程分析。（3）本文基于传统RC热路模型,提出了适用于浪涌过程的分布式热源电热耦合结温计算模型。本模型通过改变热学支路的拓扑结构来模拟分布式热源,通过令电学支路和热学支路的参数先后发生改变来实现电学和热学过程的解耦。本模型可从器件的静态正向电学特性和热阻抗测试结果出发,无需实际进行浪涌测试,即可准确而快速地预测其在浪涌过程中的电学行为和内部各部分的结温变化。本模型考虑了热源分散在芯片各处而非集中在主结这一事实,也考虑了各层材料的热阻和热容参数随温度的变化,相对于传统方法更接近实际情况,具有更高的精度。本文提出的器件设计、工艺流片、建模分析等研究手段,为器件研究者提供了一套完整的方法论。这些手段能加快器件的设计和分析过程,加深器件研究者对器件工作机理的理解。可以预见,本文及其后续研究,将提供越来越多的针对功率器件的研究手段和机理模型,有助于提升功率器件研究工作的效率。
陈金铸[5]（2021）在《基于Ga2O3材料的核辐射探测技术研究》文中指出半导体探测器由于体积小、位置能量分辨高、线性范围宽等优点,成为核科学和技术领域广泛研究和应用的对象。然而,科技的发展和需求的升级对于半导体探测器的耐辐照、快响应、高灵敏等性能提出更高的要求。宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）作为一种新型的宽禁带半导体材料,由于其禁带宽度大、击穿电压高、稳定性强、生长成本低等优点,因此Ga2O3辐射探测器件及其探测技术在近年来成为核辐射探测领域的研究热点和前沿课题之一。本论文主要围绕宽禁带半导体探测器,特别是Ga2O3探测器的探测性能开展理论研究,采用基于蒙特卡罗方法的计算软件以及Matlab软件来对不同半导体材料的核辐射探测器的辐射探测性能进行比较分析。首先,基于蒙特卡罗方法研究不同封装结构对Ga2O3探测器性能的影响;研究Ga2O3,GaN,SiC和Si半导体材料对于不同入射能量的电子束和光子束的能量响应和灵敏度响应。通过Srim软件计算粒子在不同半导体材料中的射程,从而确定最优的探测材料厚度,并应用Geant4软件计算中子入射时Ga2O3材料和SiC材料的能量响应。基于Dikison计算模型运用Matlab软件计算不同材料的半导体探测器的时间响应。结果表明,1mm厚的封装对探测器的能量响应的影响低于2%可忽略不计;电子入射时Ga2O3材料在能量响应方面与GaN,SiC和Si三种材料相似,在灵敏度响应方面,SiC材料对于整体能量区间（1-3 MeV）能量的灵敏度响应表现最好,最高为0.064%,Ga2O3与GaN和Si材料相似;当光子入射时Ga2O3材料时,在高能区表现良好,最多高出SiC材料35%左右,而在灵敏度响应方面,Ga2O3材料在整个光子能量区间（0-12 MeV）要低于同尺寸的Si和SiC材料;当中子入射时,Ga2O3材料在能量响应的表现优于SiC材料。在探测器时间响应方面,Ga2O3材料对于脉冲信号在理想状态下的响应达到ns级别。
郎启智[6]（2021）在《β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究》文中研究说明宽禁带半导体材料β-Ga2O3不仅具有良好的化学稳定性,还具有超宽带隙、较短的吸收截止边、较大的击穿电场强度以及超强的透明导电性等优异的物理性能。基于β-Ga2O3研发和设计的场效应晶体管、肖特基二极管、透明导电电极以及日盲紫外探测器等功率器件和探测器表现出优良的光电性能,这使它可能成为研制高频、大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和大规模集成电路的理想材料。此外,β-Ga2O3材料存在宽禁带半导体掺杂不对称问题,其n型掺杂已被理论预测和实验生长证实,但是,其p型掺杂难以实现且尚处于理论探索阶段。目前,为了攻克β-Ga2O3材料p型掺杂这一难题,国内、国外研究工作者对此开展了大量工作,由此β-Ga2O3材料的p型掺杂也成为当前氧化镓材料领域研究的热门课题之一。p型是基于β-Ga2O3材料制作二极管、双极性晶体管、场效应晶体管等功率器件的重要组成部分,p型掺杂研制成功不仅能拓宽β-Ga2O3材料电子器件应用范围,也能为解决宽禁带半导体掺杂不对称问题提供理论参考。本文以β-Ga2O3材料为研究对象,计算其p型掺杂的电子结构和物理性质,旨在为β-Ga2O3晶体p型掺杂提供理论基础。本文将从以下几个方面开展论文研究,并取得如下结论:1、本征β-Ga2O3晶体的电子结构、物理性质以及本征空位缺陷的形成能。首先,本文通过对本征态β-Ga2O3的晶格结构、形成能、能带结构、态密度以及光吸收谱等进行计算,了解本征态下材料的带隙值、态密度结构以及光吸收所分布的波段等电学和光学性质。其次,分别计算三种氧空位和两种镓空位共计五种单本征空位缺陷（VGa1、VGa2、VO1、VO2、VO3）出现的形成能。其形成能计算结果为O1位点氧空位的形成能在三种O空位缺陷中最低,Ga2位点的镓空位形成能小于Ga1位点空位的形成能,这表明O1位点的氧空位较易引入,Ga2位点的镓空位容易形成。2、β-Ga2O3晶体p型单掺的电子结构和物理性质。通过计算非金属（N、F、Cl、Br）单掺β-Ga2O3晶体时非金属原子替位晶体中不同氧空位O原子的形成能。计算结果表明:在富镓缺氧和富氧缺镓条件下,N替位O1位点的O原子形成能最低,极易替换该位置的O原子,F、Cl、Br等非金属原子替位O3位点O原子形成能最低,O3位置O原子相对较易被F、Cl、Br等原子替换。富镓条件更适合非金属掺杂实验生长。N、F、Cl、Br单掺β-Ga2O3晶体显p型掺杂特性,F原子对F掺体系的导电性能无影响。光吸收系数谱显示非金属单掺β-Ga2O3晶体的光学性能未得到明显提升。通过计算金属（Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd）单掺β-Ga2O3晶体时金属原子分别替位Ga1和Ga2位点Ga原子的形成能。研究发现:富氧条件更适合金属掺杂的实验生长。金属原子在替换Ga2位点的Ga原子时形成能较低,金属原子替位Ga2位点的Ga原子更容易。金属单掺β-Ga2O3晶体均显p型掺杂特征。Na掺体系的光吸收系数谱相对于本征态下出现明显的蓝移现象,主吸收峰值明显增加,其光学性能应有所改善。3、β-Ga2O3晶体p型共掺的电子结构和物理性质。通过将非金属（N、F、Cl、Br）与金属（Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd）组合构成28个共掺杂质对,将其分别掺入β-Ga2O3晶体,计算共掺体系的电子结构和物理性质。在N+金属共掺体系中,金属替位Ga2位点的Ga原子,N原子替位O1位点的O原子。对N+金属共掺后晶体的能带结构、态密度,光吸收系数等进行计算,结果表明N+金属共掺体系均显p型导电特征。N-Ca、N-Cu、N-Ag在深紫外区均出现一个额外吸收峰,谱线可能展宽。对于F、Cl、Br+金属的共掺体系而言,非金属原子F、Cl、Br替位O3位点O原子,金属原子替位Ga2位点的Ga原子。通过计算F+金属、Cl+金属、Br+金属等共掺体系的电子结构和物理性质,研究发现:首先,大部分共掺体系均显p型导电特性,其次,共掺后β-Ga2O3晶体的光学性质得到一些改善,如:F-Cu共掺体系的光吸收系数谱变宽,其主吸收峰峰值增加明显。另一方面,部分共掺体系在近紫外区275nm附近出现一个额外的吸收峰。4、过渡金属掺杂后β-Ga2O3结构可改良宽禁带半导体β-Ga2O3结构的光学和电学性能。采用GGA+U的方法计算了Nb,Mo以及Tc原子掺入β-Ga2O3结构后的形成能、电子结构以及光学性质。研究表明:各掺杂体系的形成能均小于0 e V,这表明Nb,Mo以及Tc原子掺入后β-Ga2O3体系将更加稳定。此外,各掺杂结构的能带结构显示Nb,Mo以及Tc原子属于施主杂质,Nb和Mo单掺后增强了β-Ga2O3体系的导电性能,Tc单掺β-Ga2O3结构引入的深能级成为有效的复合中心,该掺杂体系增加了价带电子向导带跃迁的几率。同时Nb,Mo以及Tc原子掺入后在β-Ga2O3结构的吸收系数以及能量30e V-45e V能量范围内出现了两个吸收峰,并随着掺入原子非金属性的增强,其峰值不断减小,同时还不断的向高能侧移动。
张腾[7]（2021）在《新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索》文中研究说明基于第三代宽禁带氧化物半导体材料的新型紫外光探测器因量子效率高、滤光结构简单、成本低廉且热稳定性好,被学术界和产业界广泛关注。当前,宽禁带氧化物半导体材料的研发处于起步阶段,许多核心科学问题尚待解决,例如:可控的p型掺杂、能带工程、缺陷和载流子调控等。利用等价离子掺杂形成合金是实现氧化物半导体材料物性调控的有效方式,但面临相偏析、晶格畸变和掺杂元素固溶度有限等难题。此外,氧空位缺陷作为氧化物半导体材料中不可避免的本征缺陷,对材料和器件性能具有显着影响,如何实现氧空位缺陷的有效调控是实现其器件应用的关键。ZnO和Ga2O3作为典型的宽禁带氧化物半导体,是紫外探测领域的热门材料。本文针对ZnO和Ga2O3研究领域中存在的共性科学问题开展创新性研究,发展了新型ZnO基四元合金材料,研究了生长工艺对ZnO四元合金和Ga2O3薄膜材料结构和光电性能的调控规律,探索了不同器件结构的ZnO合金基、Ga2O3基以及ZnO合金/Ga2O3异质结型紫外光探测器。主要研究内容和结果如下:1、采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了不同晶面取向（极性c面和非极性m面）的Be MgZnO合金外延薄膜,并构筑了Au/BeMgZnO/Au平面结构的合金基光电导型紫外光探测器。所制备的c-和m-BeMgZnO合金薄膜均为单相六角纤锌矿结构,且均具有较好的面内/外取向度。c-BeMgZnO薄膜具有更宽的光学带隙（～4.2 e V）,这主要归因于薄膜中Be含量更高。与制备的纯ZnO紫外光探测器相比,BeMgZnO合金基紫外光探测器的持续光电导效应得到明显抑制,这主要归因于Be-Mg共掺导致BeMgZnO合金中氧空位缺陷相关的陷阱中心减少。在5 V偏压下,c-BeMgZnO器件的暗电流低至19.5 p A、上升/回复时间为2.81 s/0.22 s,m-BeMgZnO器件对280 nm波长光的响应度为135 m A/W,两种取向薄膜器件紫外/可见抑制比均可达103、响应波段为200 nm-350 nm。源于非极性m面合金薄膜内部存在的沿c-轴自发极化电场,m-BeMgZnO器件在0 V偏压下表现出自驱动光响应特性。正由于此自发极化电场与外加电场产生的叠加效应,m-BeMgZnO器件在外加偏压下表现出比c-BeMgZnO器件更高的光响应度。然而,c-BeMgZnO器件的回复速度比m-BeMgZnO器件更快,这主要是因为制备的c-BeMgZnO薄膜晶粒较小、晶界较多,晶界处的缺陷充当复合中心提高了光生载流子的复合效率。2、基于复合取代ZnO四元合金中两种掺杂离子尺寸大小的互补偿效应有利于减小晶格畸变、改善晶体质量的思路,本工作提出发展新型BeCdZnO四元合金半导体材料。采用PLD技术率先制备了BeCdZnO四元合金薄膜,研究了生长氧压对合金薄膜结构、表面形貌、成分和光学带隙的调控作用。研究表明,Be和Cd的掺入并未改变ZnO的晶格结构,所制备的合金薄膜表面平整光滑、表面粗造度低于0.5 nm,合金薄膜的光学带隙调节范围为3.3 e V-3.52 e V。随着生长氧压的提高,合金薄膜中Be和Cd元素含量降低、O元素含量上升,薄膜晶体质量变得更好,暗示富氧条件下生长的合金薄膜中氧空位缺陷减少。随后,开发了Al/BeCdZnO/Al平面结构合金基光电导型紫外光探测器。研究表明,随着生长氧压的提高和合金薄膜结晶质量的改善,器件的暗电流从1.79 n A降低至16.2 p A、回复时间从14.46 s减少至3.42 s,其根本原因在于薄膜中氧空位缺陷减少导致了本征载流子浓度降低和陷阱中心减少。3、受到BeMgZnO和BeCdZnO四元合金的启发,本工作设计了新型BeCaZnO四元合金半导体材料。采用PLD方法成功制备了BeCaZnO四元合金薄膜,并基于合金薄膜构建了平面结构的光电导型紫外光探测器,研究了生长温度对合金薄膜材料及器件性能的影响。结果表明,在525℃衬底温度下制备的合金薄膜结晶质量最优,合金薄膜的光学带隙在3.3 e V-3.62 e V范围可调。在5 V偏压下,BeCaZnO器件的暗电流为0.49 n A,光响应度达0.34 A/W@330 nm,相应的探测率为1.53×1011Jones,响应波长范围为200 nm-380 nm。与同类型的纯ZnO薄膜基器件相比,BeCaZnO合金紫外光探测器的暗电流明显降低（从m A降至n A）、响应速度也更快,但仍可观察到明显的持续光电导效应,这可能源于BeCaZnO合金薄膜中存在的深能级陷阱中心降低了载流子复合效率。4、基于Ga2O3半导体材料中新近发现的电致阻变效应,本工作率先尝试利用电致阻变效应调控Ga2O3基紫外光探测器性能。分别采用磁控溅射（MS）和PLD技术在（100）取向Nb:SrTiO3（NSTO）衬底上制备了Ga2O3薄膜,并构筑了Pt/Ga2O3/NSTO/In垂直结构的肖特基型高性能紫外光探测器。重点研究了器件的自驱动紫外光探测性能和阻变特性,揭示了器件的阻变机理以及阻变效应对紫外光探测器性能的调控机制。研究表明:（1）MS方法沉积薄膜速率更快、但制备的薄膜中O/Ga原子比更低,暗示MS方法生长过程中易造成Ga2O3薄膜内部的氧缺失、形成更多氧空位缺陷。同时,MS方法制备的Ga2O3薄膜表现为多晶态,而PLD制备薄膜沿（400）晶面择优取向生长,基于前者薄膜开发的器件暗电流更大、导电性更好,进一步佐证了MS方法制备的Ga2O3薄膜氧空位缺陷更多（即背景载流子浓度更高）;（2）利用器件中Pt/Ga2O3界面形成的肖特基内建电场对光生载流子进行高效分离,获得了优异的自驱动日盲紫外光探测性能。在0 V偏压下,器件表现出较快的光响应速度（tr/td=0.05 s/0.1 s）和较低的暗电流(Idark=10 p A),峰值响应度R240 nm达65.7 m A/W,相应的探测率为4×1011 Jones;（3）在-5 V和+3 V脉冲电压（脉冲时间10 ms）交替切换下,器件显示出稳定的电致阻变效应,高/低阻值比高达104,高/低阻态均具有很好的保持性（超过104 s阻值无明显变化）,并可实现多级阻态的自由调制。分析得出,器件中氧空位陷阱中心对电注入载流子捕获/释放引起的肖特基势垒调控作用是器件电致阻变效应的物理机制;（4）通过控制脉冲电压的极性和幅值,可实现Pt/Ga2O3/NSTO/In紫外光探测器的暗电流从～4.9 n A至～5 p A、光/暗电流比从2.0至1.23×103、探测率从8.71×109Jones至3.42×1011Jones的有效自由调控,这为紫外光探测器性能的调控提供了新的技术路径。5、为了充分利用半导体结效应提升探测器性能,本工作设计并成功开发了新型Be ZnOS/Ga2O3异质结紫外光探测器,通过优化器件结构获得了优异的自驱动双波段紫外光探测性能。结果表明,Be ZnOS合金半导体与Ga2O3半导体的接触界面形成Ⅱ型能带配置,Be ZnOS/Ga2O3异质结内建电场促使光生载流子高效分离和传输,是器件获得优异自驱动光响应特性的主要来源。分析发现,Be ZnOS/Ga2O3异质结型紫外光探测器具有双波段探测能力,峰值光响应波长分别位于240 nm和350 nm。与Al/Be ZnOS/Ga2O3/Au器件相比,Pt/Be ZnOS/Ga2O3/Al器件显示出更优的自驱动紫外光探测性能:在0 V偏压下,器件的暗电流低至2.0 p A、对波长240 nm光响应度可达23.5 m A/W、光响应时间tr/td为0.09 s/0.1 s、探测率D*为2.3×1011Jones,这主要得益于Be ZnOS/Ga2O3异质结和Pt/Be ZnOS肖特基结的双结耦合增强效应。
余建刚[8]（2020）在《氧化镓基光电探测器的制备及其性能研究》文中提出由于臭氧层对200～280 nm波段紫外辐射的完全吸收,此波段在大气层中几乎不存在,因此我们称之为“日盲”波段。基于此波段的紫外探测器由于具有背景噪声低和虚警率低等优点,其在紫外制导、紫外空间预警和导弹预警等军事领域和在高响应火灾预警、电晕检测、大气环境监测等民生领域有着广泛的应用前景,并受到研究者的广泛关注。在众多宽带隙半导体中,β-Ga2O3作为一种新型超宽禁带半导体材料,其独特的化学和物理特性、较宽的带隙（～4.9 e V）以及低廉和简单的制备工艺等优点,是制备日盲紫外光电探测器的天然最佳候选材料。近年来,尽管基于β-Ga2O3基光电探测器的研究已取得很大进展,但受困于较差的外延β-Ga2O3质量以及比较单一的器件结构,使探测器具有较低的光谱响应度和较慢的光谱响应速度,从而不能满足商业化的需求。因此,基于高质量的外延β-Ga2O3薄膜实现高响应、高灵敏性的探测器仍需要不断努力。基于上述研究背景,本文开展了高质量外延β-Ga2O3薄膜的工艺优化和基于β-Ga2O3薄膜的高性能日盲紫外光电探测器的研究,从改善外延β-Ga2O3薄膜质量、优化器件结构和修饰器件表面三个方面入手,期望能够实现高结晶度、低氧空位等缺陷的β-Ga2O3薄膜材料,以及高响应、高灵敏性的β-Ga2O3基紫外光电探测器。论文的主要研究内容和主要结论如下:1)基于脉冲激光沉积技术（PLD）对蓝宝石衬底外延β-Ga2O3薄膜及后续薄膜质量的改善工艺进行优化。系统地研究了衬底温度、退火温度和退火环境对β-Ga2O3结晶质量、表面形貌和光学带隙的影响。研究结果表明:适当增加衬底温度,可以为沉积粒子在衬底表面迁移提供足够的能量,使β-Ga2O3薄膜从非晶态转变为多取向的纳米晶态。在高温下退火,有利于薄膜二次结晶,使β-Ga2O3薄膜从纳米晶态转变为高结晶的单晶态。但退火温度高于900°C时,会引起衬底中Al原子向β-Ga2O3薄膜中扩散,导致薄膜光学带隙变大,同时大部分氧原子的逸出,导致β-Ga2O3薄膜中氧空位浓度增加以及更多的Ga3+转化为Ga1+,使β-Ga2O3晶体结构受到破坏。在氧气中退火,氧原子的补偿使β-Ga2O3中的氧空位浓度得到降低和表面粗糙度得到改善,但间隙氧原子的引入造成光学带隙变小。在氮气中退火,氮元素的掺杂促使β-Ga2O3的晶粒增大和薄膜结晶质量提升,但较大的晶粒引起表面粗糙度增大。在空气中退火,受空气中杂质的影响,会产生更多的OH-,从而引起β-Ga2O3中氧空位等缺陷增加。综上所述可知,外延高结晶度、低氧空位浓度β-Ga2O3薄膜的优化工艺为:600°C的衬底温度并在氧气氛围和800°C下退火。2)基于工艺优化的β-Ga2O3薄膜研制了β-Ga2O3基MSM型日盲紫外光电探测器。在15 V的偏压下,探测器的光暗比达到699.6,光谱响应速度达到0.64 s/1.12 s以及光谱响应度达到6.03A/W。证明了优化β-Ga2O3中的氧空位浓度,可以有效提高探测器的性能。为了进一步降低探测器暗电流,论文提出了具有非对称电极几何结构的MSM型（a-MSM）探测器。在光照下,非对称肖特基势垒的存在,使β-Ga2O3基a-MSM型探测器表现出自供电特性。在0 V偏压下,a-MSM型探测器的光谱响应度达到0.487 A/W,探测率达到6.13×1010 Jones;在-15 V的偏压下,暗电流达到21.9 n A,降低为原来的10.4%,但其光谱响应度降低为原来的58.5%。为了进一步优化a-MSM型探测器的光谱响应度,论文引入金属Pt纳米颗粒修饰β-Ga2O3基a-MSM型探测器表面。在光照射下,金属Pt纳米颗粒产生局域表面等离激元效应即增强了光的吸收、提高器件的光电特性。在0 V偏压下,Pt NPs@β-Ga2O3基a-MSM型探测器的光谱响应度达到1.532 A/W,探测率达到2.18×1011 Jones,与原器件相比较分别提高315%和354%。证明了非对称电极与金属Pt纳米颗粒的协同作用是提高光电探测器光电特性的一种有效方法。3)针对β-Ga2O3由于较低导热率产生自热效应影响器件性能的问题,论文选择具有优良导热性能的p型4H-Si C为衬底,并通过引入(AlxGa1-x)2O3缓冲层,降低衬底与外延β-Ga2O3界面间的缺陷密度,成功制备了β-Ga2O3/4H-Si C p-n异质结自驱动紫外光电探测器。在0 V偏压下,探测器的光暗比超过103,光谱响应度达到10.35m A/W,同时探测器的光谱响应速度提升至毫秒级,探测器性能指标已优于同类结构的其它探测器。4)针对β-Ga2O3基异质结界面氧空位产生大量界面态,恶化器件性能的问题,论文选择p型氧化物NiO,使NiO中的O补偿界面处的氧空位,减少界面缺陷,论文成功制备了β-Ga2O3/NiO全氧化物异质结自驱动紫外光电探测器。在0 V偏压下,探测器的光谱响应度、探测率和光谱响应速度分别达到了0.245 m A/W、1.8×108 Jones和12 ms/8 ms。为了进一步优化该异质结探测器性能,论文引入金属Pt纳米颗粒对异质结探测器表面进行修饰。在0 V偏压下,探测器的光谱响应度、探测率和光谱响应速度分别达到4.27 m A/W、4.23×109Jones和4.6 ms/7.6 ms。证明了Pt纳米颗粒在提高β-Ga2O3基异质结探测器光电性能方面的重要应用。
李看着[9]（2020）在《基于内建电场效应的二氧化钛紫外探测器研究》文中提出随着近几年科技的迅速发展,人们对紫外线的研究取得了重大突破。紫外探测技术被广泛应用生活中的医学、军事、生活等几个方面。首先,在医学方面紫外探测技术能够帮助检测人体细胞的变化,从而预防疾病的发生;其次,在人们日常生活中,紫外探测技术主要是被用于检测由火焰燃烧产生的紫外线,从而实现预防火灾的作用;在国家安全方面,紫外探测技术常常用于检测导弹尾焰。紫外（UV）探测器凭借着制作简单、性能优异、安全实用等优点被广泛研究。近几年来宽禁带紫外探测器凭借材料易制作、光电流高等优点在不断地发展,其中常见的宽禁带材料有TiO2、ZnO、NiO等。但由于单一材料所制备的紫外探测器在性能上已经达到了瓶颈,人们开始寻求复合材料与宽禁带材料进行相结合的方法来制备新型紫外探测器。通过采用掺杂材料的方法能够进一步提升紫外探测器光电性能参数,掺杂材料的引入能够在复合薄膜中构建局部内建电场,降低器件的暗电流以及提高响应度。因此本论文对复合材料所制备的紫外探测器进行研究。论文的主要研究工作如下:在论文第二章中通过向TiO2纳米薄膜掺杂C量子点（QDs）来制作紫外探测器。紫探测器采用金属-半导体-金属型的结构,其中基底材料TiO2纳米薄膜制备是通过溶胶-凝胶法合成的,C QDs是利用反应釜在高温高压下进行制备。由于TiO2与C QDs两者的功函数相差较大,当两者接触后导致C QDs周围形成局部的内建电场(Ebi)。当探测器在紫外光照下进行工作时,复合薄膜中局部内建电场能够促进TiO2材料中空穴-电子对的分离,这有利于光生载流子的传输与收集。在暗态下,复合薄膜中局部内建电场能够束缚传输层中部分载流子,从而有效降低了探测器的暗电流。经过C QDs掺杂后的紫外探测器在性能上有了很大提高,首先,TiO2:C-2器件在5 V偏压下的暗电流为1.58×10-9A,比TiO2器件的暗电流减小了一倍;在300nm光照下其光电流为4.32×10-6A,比TiO2器件提高了5倍;此外,TiO2:C-2器件的光暗电流抑制比在300 nm处达到了2.03×103。本论文第二章详细介绍了TiO2掺杂C QDs的紫外探测器制作方法,并对所制备的探测器进行性能测试与对比,深入分析TiO2:C紫外探测器的工作原理。在本论文第三章中通过引入P型宽禁带BiClO纳米块进行紫外探测器的制备。在热平衡条件下,当N型TiO2与P型BiClO进行接触时,通过载流子扩散形成了内建电场进而提升探测器的性能。实验采用水热法合成BiClO纳米块,并且在保证掺杂溶液具有良好成膜性的前提下制备一系列TiO2:BiClO探测器。将TiO2探测器与不同浓度TiO2:BiClO探测器的测试结果进行了深入对比分析可以得出,随着掺杂浓度的增加TiO2:BiClO器件的暗电流在不断减小;TiO2:BiClO-2器件的光暗电流抑制比在300 nm处达到了6.12×102,比TiO2器件的光暗电流抑制比提高了6倍。本实验第三章详细对比了TiO2:BiClO复合薄膜探测器和TiO2探测器的光暗电流、响应度等参数。本论文研制了两种基于内建电场效应的宽禁带紫外探测器,通过在TiO2薄膜中构建局部内建电场来有效改善器件在暗态下和紫外光照下的各方面性能,器件的暗电流、响应度、探测灵敏度等性能参数均有所提升。本论文为TiO2宽禁带半导体紫外探测器掺杂材料的选择,结构设计,以及器件工作机理分析方面提供了有价值的参考。
程阳[10]（2020）在《基于SnO2的合金半导体外延薄膜制备及其在深紫外探测领域的应用研究》文中认为SnO2作为一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料,其禁带宽度达到了3.6 e V,因此对可见光具有很高的透过性,并且相比于其他的一些宽禁带半导体材料来说SnO2具有更稳定的物理化学性质,更高的机械强度以及更大的电子迁移率等诸多优势。此外SnO2薄膜凭借着优异的光学和电学特性在透明导电薄膜、薄膜气体传感器、短波光电器件等众多领域得到了极为广泛的应用,特别是近年来人们对短波光电器件需求量的日益增长,极大的促进了紫外发光二极管、紫外光电探测器的快速发展,也使得人们对SnO2这种材料的关注度持续增加,例如在紫外探测领域许多新型的SnO2基紫外光探测器件被成功的制备出来,但是这些SnO2基的紫外光探测器的性能存在着一些明显的不足,首先这些探测器件仍然不能够满足深紫外波长段的光波探测需求,其次探测器的暗电流很大,严重影响了探测器的探测率和探测的灵敏度,此外光响应速度较慢,响应的时间较长等,这些显着影响器件性能的问题能否成功解决是SnO2基紫外光探测器能够进一步发展的关键所在,因此本课题着重聚焦围绕着这几方面的问题展开,希望寻找出能够成功解决这些问题的完美途径,从而制备出各方面性能都较为优异的SnO2基紫外光探测器件,为此我们提出了通过对纯的SnO2进行掺杂处理以构筑多组元合金半导体的方法进一步调大SnO2的带隙大小使其能够满足深紫外探测器对基质材料带隙的要求,然后我们利用脉冲激光沉积法制备生长了一系列不同掺杂含量的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2外延薄膜,并且利用经过退火处理后的薄膜样品制备出了MSM结构型的深紫外光探测器,此外对探测器件的性能又进行了系统的测试表征。总得来说本课题的研究工作主要由以下几方面的内容:（1）首先烧制供溅射使用的纯SnO2和一系列不同掺杂含量的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2陶瓷靶材,然后在c面蓝宝石上利用脉冲激光沉积法在沉积温度700oC,氧压3Pa的生长条件下成功的制备出SnO2、ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2三种外延薄膜,并且对制备出来的薄膜样品进行了多种测试表征,测试结果表明对于ZrxSn1-xO2三元合金体系来说当锆元素的固溶度不大于36%时能够得到纯富锡相的薄膜,而对于HfxSn1-xO2三元合金体系来说当铪元素的固溶度不大于43%时能够得到纯富锡相的薄膜,且两种不同类型的富锡相三元合金半导外延薄膜的平均半高宽仅约为0.05o,表明晶面平整,面外取向良好。此外φ扫描结果进一步表明无论是纯SnO2还是两种三元合金半导体薄膜与c面蓝宝石之间的外延关系都是SnO2（100）|Al2O3（0001）,SnO2[010]|Al2O3[11-20],而薄膜光学和电学的测试结果则显示两种合金半导体薄膜的光学带隙都随着掺杂含量的增加而增大,电阻也都随着掺杂量的增加而快速增大。（2）把制备出来的SnO2和一系列不同掺杂含量的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2薄膜放到通有高纯氧气的管式炉中在1000oC下退火两个小时,然后让其缓慢自然冷却,并对经过退火处理后的薄膜样品进行系统的测试表征发现纯富锡相的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2两种类型的三元合金半导体薄膜依旧没有分相,保持单一的富锡相结构,表明两种三元合金体系的富锡相结构都是平衡态结构,是能够稳定存在的。此外进一步通过光学和电学的测试结果表明薄膜的光学带隙在退火前后几乎没有发生变化,而对于纯SnO2和低掺杂浓度的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2薄膜的电阻经过退火处理后则出现了显着增大的现象,同时薄膜器件的光电响应性能也得了有效优化。（3）利用真空蒸镀的方法在经过退火处理后的SnO2、ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2薄膜上镀上间距10μm的高纯铝质平行电极制备出MSM结构型的紫外光探测器件,然后对制备的探测器的各方面性能进行了系统的测试表征,发现对于纯SnO2基的紫外光探测器暗电流很大导致光增益比较小,且持续光电导现象十分明显,响应速度较慢,而对于较低掺杂含量的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2薄膜基紫外光探测器的性能则有了较为显着的改善,但是器件的暗电流依旧较大,同时对于高掺杂含量的多相共存态的ZrxSn1-xO2、HfxSn1-xO2薄膜基探测器暗电流虽然很小,但是光增益不明显,所以器件性能的优异与掺杂浓度之间有着密切的关系,对于ZrxSn1-xO2三元合金体系我们利用Zr0.36Sn0.64O2薄膜制备出来的探测器件的综合性能表现较为优异,在20 V偏压下其暗电流约为0.8 p A,光暗电流比达到数千倍,光响应时间20 ms左右,在270 nm深紫外光波照射下峰值响应度达到6.02 A/W;对于HfxSn1-xO2合金体系我们利用Hf0.38Sn0.62O2薄膜制备的探测器件的综合性能表现较为优异,在20 V偏压下其暗电流约为0.2 p A,光暗电流比达到一千倍以上,光波抑制比更是达到四千多倍,响应时间几十毫秒,峰值响应度为0.44 A/W,截止波长达到290 nm。
二、新一代宽禁带半导体材料（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新一代宽禁带半导体材料（论文提纲范文）
（1）宽禁带半导体物理（论文提纲范文）
| 光电子器件 |
| 电力电子器件 |
| 光电子器件 |
| 电力电子器件 |
（2）下一代半导体：一路向宽，一路向窄（论文提纲范文）
| 超宽禁带半导体：“上天入海”，适用范围广泛 |
| 窄禁带半导体：继续拓展光谱范围，集中应用在红外光 |
| 下一代半导体：越来越“宽”还是越来越“窄”？ |
（3）第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状（论文提纲范文）
| 1 第三代宽禁带功率半导体的战略意义 |
| 2 第三代宽禁带功率半导体的发展现状 |
| 2.1 Si C单晶材料的发展现状 |
| 2.2 Si C功率器件的发展现状 |
| 2.3 Ga N功率器件的发展现状 |
| 3 第三代半导体应用成果 |
| 3.1 Si C器件应用成果 |
| 3.2 Ga N器件的应用成果 |
| 4 第三代半导体的发展趋势及关键问题 |
| 5 结论 |
（4）碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 .碳化硅材料 |
| 1.1.1 .碳化硅材料的晶体结构 |
| 1.1.2 .碳化硅材料的特性参数 |
| 1.2 .碳化硅功率二极管的发展历程 |
| 1.2.1 .SiC JBS二极管 |
| 1.2.2 .SiC MPS二极管 |
| 1.3 .碳化硅功率二极管浪涌过程结温估算 |
| 1.4 .本文研究的重要意义和主要内容 |
| 1.4.1 .本文研究的重要意义 |
| 1.4.2 .本文研究的主要内容 |
| 第2章 SiC MPS二极管的仿真设计与工艺开发 |
| 2.1 .SiC MPS/JBS二极管的元胞结构 |
| 2.2 .外延层掺杂浓度和厚度的设计 |
| 2.2.1 .基于雪崩击穿判据计算外延层击穿电压 |
| 2.2.2 .击穿电压固定下的允许外延厚度 |
| 2.2.3 .外延层耐压固定下的最佳外延层参数 |
| 2.3 .SiC MPS二极管的仿真设计 |
| 2.3.1 .器件数值仿真技术和模型简介 |
| 2.3.2 .仿真设计优化 |
| 2.4 .SiC MPS二极管的工艺开发 |
| 2.4.1 .SiC MPS二极管的工艺步骤 |
| 2.4.2 .P型欧姆接触工艺研究 |
| 2.5 .本章小结 |
| 第3章 SiC MPS二极管的特性测试 |
| 3.1 .静态测试结果 |
| 3.1.1 .自制器件之间的静态特性对比 |
| 3.1.2 .自制器件与商业器件的静态性能对比 |
| 3.2 .动态特性测试结果 |
| 3.3 .浪涌可靠性测试结果 |
| 3.3.1 .单次浪涌可靠性测试 |
| 3.3.2 .器件的高温静态Ⅰ-Ⅴ特性分析 |
| 3.3.3 .二极管浪涌过程电学行为模式 |
| 3.3.4 .自制器件与商业器件的浪涌可靠性对比 |
| 3.3.5 .二极管抗浪涌电流冲击能力比较 |
| 3.3.6 .重复性浪涌可靠性测试 |
| 3.4 .本章小结 |
| 第4章 带场限环终端的功率器件外延参数提取算法 |
| 4.1 .传统反推算法及其局限性 |
| 4.2 .场限环下方耗尽区的扩展规律 |
| 4.3 .耗尽区纵向扩展深度和横向扩展宽度之间的关系 |
| 4.4 .反推算法的建立 |
| 4.5 .本章小结 |
| 第5章 电热耦合浪涌结温计算模型 |
| 5.1 .热阻、热容和RC热路模型 |
| 5.1.1 .基本概念 |
| 5.1.2 .热阻抗的测量与结构函数 |
| 5.2 .浪涌结温的直接计算法 |
| 5.2.1 .商业器件的热阻抗测试 |
| 5.2.2 .浪涌过程的计算 |
| 5.3 .电热耦合结温计算模型的理论基础 |
| 5.4 .电热耦合结温计算模型的具体实现步骤 |
| 5.4.1 .RC网络传递函数的计算 |
| 5.4.2 .结温计算的具体步骤 |
| 5.5 .计算实例 |
| 5.5.1 .器件的热学特性的建模 |
| 5.5.2 .器件的电学特性的建模 |
| 5.5.3 .浪涌过程的结温计算 |
| 5.5.4 .衬底减薄技术对浪涌能力的提升 |
| 5.6 .本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 .本文总结 |
| 6.2 .未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
| 发表和录用的文章 |
| 授权和受理的专利 |
（5）基于Ga2O3材料的核辐射探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 选题的意义、目的和主要研究内容 |
| 第2章 核辐射探测基本原理 |
| 2.1 核辐射探测 |
| 2.2 核辐射探测器的分类及原理 |
| 2.2.1 气体探测器 |
| 2.2.2 闪烁体探测器 |
| 2.2.3 半导体探测器 |
| 2.3 Ga_2O_3材料 |
| 2.3.1 Ga_2O_3材料晶体结构 |
| 2.3.2 Ga_2O_3材料参数 |
| 2.3.3 Ga_2O_3材料的生长 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 模拟方法及软件 |
| 3.1 蒙特卡罗方法 |
| 3.1.1 蒙特卡罗法方介绍 |
| 3.1.2 蒙特卡罗方法原理 |
| 3.2 Srim软件 |
| 3.3 Geant4软件介绍 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ga_2O_3探测器辐射响应性能分析 |
| 4.1 计算模型设计 |
| 4.1.1 计算模型 |
| 4.1.2 材料参数的确定 |
| 4.2 能量响应 |
| 4.3 灵敏度响应 |
| 4.4 使用Geant4模拟中子探测 |
| 4.5 时间响应 |
| 4.5.1 计算模型等效电路分析 |
| 4.5.2 计算模型参数确定 |
| 4.5.3 计算结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及其他成果 |
| 致谢 |
（6）β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化镓的晶体结构和基本性质 |
| 1.2.1 氧化镓的晶体结构 |
| 1.2.2 β-Ga_2O_3的基本性质 |
| 1.3 β-Ga_2O_3器件发展与应用 |
| 1.3.1 β-Ga_2O_3功率器件 |
| 1.3.2 透明导电电极 |
| 1.3.3 β-Ga_2O_3探测器 |
| 1.4 β-Ga_2O_3性质国内外研究现状 |
| 1.4.1 本征缺陷 |
| 1.4.2 n型掺杂 |
| 1.4.3 p型掺杂 |
| 1.5 论文研究意义 |
| 1.6 论文结构 |
| 第2章 理论基础与计算方法 |
| 2.1 序言 |
| 2.2 理论基础 |
| 2.2.1 绝热近似与单电子近似 |
| 2.2.2 密度泛函理论 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.3.1 Local Density Approximation |
| 2.3.2 广义梯度近似 |
| 2.3.3 DFT修正(DFT+U) |
| 2.3.4 杂化泛函理论 |
| 2.4 计算方法 |
| 2.4.1 平面波方法 |
| 2.4.2 赝势方法 |
| 2.5 VASP计算软件简介 |
| 第3章 本征β-Ga_2O_3晶体的基本物性和本征缺陷的理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算步骤 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 本征β-Ga_2O_3晶格常数 |
| 3.3.2 β-Ga_2O_3晶体本征缺陷的形成能 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 β-Ga_2O_3晶体P型单掺电子结构、物性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法和参数设置 |
| 4.3 β-Ga_2O_3晶体p型非金属单掺 |
| 4.3.1 形成能 |
| 4.3.2 结构优化 |
| 4.3.3 电学和光学性质 |
| 4.4 β-Ga_2O_3晶体p型金属单掺 |
| 4.4.1 形成能 |
| 4.4.2 结构优化 |
| 4.4.3 电学和光学性质 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 β-Ga_2O_3晶体P型共掺的电子结构、物性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法和步骤 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 N+金属 |
| 5.3.2 F+金属 |
| 5.3.3 Cl+金属 |
| 5.3.4 Br+金属 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 过渡金属掺杂β-Ga_2O_3晶体电子结构、光电性能的理论研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模型与方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 几何结构与稳定性分析 |
| 6.3.2 电子结构 |
| 6.3.3 态密度 |
| 6.3.4 光学性质 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间已发表的论文 |
| 插图列表 |
| 表格列表 |
| 重要词汇缩写对照 |
（7）新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 半导体光电探测器介绍 |
| 1.2.1 光电探测器的工作机制 |
| 1.2.2 光电探测器的性能指标 |
| 1.2.3 光电探测器的分类 |
| 1.3 宽禁带半导体及其在紫外探测领域的应用 |
| 1.3.1 宽禁带半导体材料介绍 |
| 1.3.2 ZnO基紫外光电探测器研究进展 |
| 1.3.3 Ga_2O_3基紫外光电探测器研究进展 |
| 1.3.4 存在的问题与挑战 |
| 1.4 本文的研究思路及内容 |
| 第2 章 实验制备技术与表征测试方法 |
| 2.1 靶材制备 |
| 2.2 薄膜制备 |
| 2.2.1 磁控溅射 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积 |
| 2.2.3 真空热蒸发 |
| 2.3 薄膜表征与测试 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 X射线光电子能谱 |
| 2.3.3 场发射扫描电子显微镜 |
| 2.3.4 原子力显微镜 |
| 2.3.5 吸收/透射光谱 |
| 2.4 光电探测器性能测试 |
| 2.4.1 光谱响应特性 |
| 2.4.2 电流-电压关系及时间响应特性 |
| 2.4.3 电致阻变特性 |
| 第3 章 新型双阳离子掺杂ZnO四元合金薄膜制备及其光电导型紫外光探测器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BeMgZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 极性 c-面和非极性 m-面BeMgZnO合金薄膜研究 |
| 3.2.3 基于BeMgZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.3 新型BeCdZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器探索 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 氧压调控BeCdZnO薄膜结构、成分及性能研究 |
| 3.3.3 基于BeCdZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.4 新型BeCaZnO四元合金薄膜及其紫外光探测器探索 |
| 3.4.1 样品制备 |
| 3.4.2 生长温度对BeCaZnO薄膜结构、成分及性能的影响 |
| 3.4.3 基于BeCaZnO合金的紫外光探测器研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Ga_2O_3薄膜的PVD制备及其肖特基型紫外光探测器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 样品制备与表征 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 样品表征 |
| 4.3 器件性能研究 |
| 4.3.1 Ga_2O_3基肖特基结型紫外光探测器的自驱动光响应 |
| 4.3.2 Pt/Ga_2O_3/NSTO/In器件的电致阻变效应 |
| 4.3.3 阻变调控Pt/Ga_2O_3/NSTO/In器件紫外光响应特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 BeZnOS/Ga_2O_3异质结制备及其紫外光探测器探索 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备与表征 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 薄膜表征 |
| 5.3 器件性能研究 |
| 5.3.1 Al/BeZn OS/Ga_2O_3/Au紫外光探测器 |
| 5.3.2 Pt/BeZnOS/Ga_2O_3/Al紫外光探测器 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6 章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（8）氧化镓基光电探测器的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化镓材料的基本物理特性和制备方法 |
| 1.2.1 氧化镓材料的基本物理特性 |
| 1.2.2 β-Ga_2O_3 单晶材料的制备 |
| 1.2.3 β-Ga_2O_3 薄膜材料的制备 |
| 1.3 氧化镓材料的应用以及研究进展 |
| 1.3.1 紫外光电探测器 |
| 1.3.2 其他用途 |
| 1.4 目前存在问题与本文主要研究内容 |
| 第二章 氧化镓薄膜制备表征及探测器测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氧化镓薄膜材料的制备方法 |
| 2.2.1 脉冲激光沉积(PLD) |
| 2.2.2 磁控溅射 |
| 2.2.3 后退火处理 |
| 2.3 氧化镓薄膜材料表征技术 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.3.2 X射线光电子能谱仪(XPS) |
| 2.3.3 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.4 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.5 紫外-可见分光光度计(UV-VIS Spectrophotometer) |
| 2.4 光电探测器 |
| 2.4.1 光电探测器工作原理 |
| 2.4.2 光电探测器性能参数 |
| 2.4.3 光电探测器的分类 |
| 2.4.4 光电探测器光电特性测试方法 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 基于PLD技术的β-Ga_2O_3薄膜外延工艺与薄膜特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 衬底温度对β-Ga_2O_3薄膜结构和光学特性的影响 |
| 3.3 退火温度对β-Ga_2O_3薄膜结构和光学特性的影响 |
| 3.4 退火环境对β-Ga_2O_3薄膜结构和光学特性影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 β-Ga_2O_3MSM型光电探测器的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 优化薄膜质量对β-Ga_2O_3 MSM型光电探测器性能的影响 |
| 4.2.1 探测器结构设计与制备 |
| 4.2.2 探测器光电性能测试与分析 |
| 4.2.3 探测器的光电机理分析 |
| 4.3 优化电极结构对β-Ga_2O_3 MSM型光电探测性能的影响 |
| 4.3.1 探测器结构设计与制备 |
| 4.3.2 探测器光电性能测试与分析 |
| 4.3.3 探测器的光电机理分析 |
| 4.4 Pt纳米颗粒增强β-Ga_2O_3 MSM型光电探测的性能研究 |
| 4.4.1 探测器结构设计与制备 |
| 4.4.2 探测器光电性能测试与分析 |
| 4.4.3 探测器光电机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 β-Ga_2O_3异质结自驱动紫外光电探测器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 β-Ga_2O_3/SiC异质结自驱动紫外光电探测器性能研究 |
| 5.2.1 4H-SiC衬底外延β-Ga_2O_3薄膜材料表征 |
| 5.2.2 探测器结构设计与制备 |
| 5.2.3 探测器光电性能测试与分析 |
| 5.2.4 探测器光电机理分析 |
| 5.3 β-Ga_2O_3/NiO异质结自驱动紫外光电探测器性能研究 |
| 5.3.1 NiO薄膜及器件结构制备 |
| 5.3.2 探测器光电性能测试与分析 |
| 5.3.3 探测器光电机理分析 |
| 5.4 Pt纳米颗粒增强β-Ga_2O_3/NiO异质结紫外光电探测器性能研究 |
| 5.4.1 探测器结构设计与制备 |
| 5.4.2 探测器光电性能测试与分析 |
| 5.4.3 探测器光电机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）基于内建电场效应的二氧化钛紫外探测器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 紫外探测技术的产生与简介 |
| 1.2 宽禁带半导体紫外光电探测器 |
| 1.3 基于TiO_2紫外光电探测器国内外研究进展 |
| 1.4 论文选题依据 |
| 第二章 TiO_2:C QDs复合薄膜紫外探测器的研究 |
| 2.1 TiO_2:C QDs材料制备 |
| 2.2 TiO_2:C QDs材料表征 |
| 2.3 TiO_2:C QDs紫外探测器制作 |
| 2.4 TiO_2:C QDs紫外探测器性能测试与机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TiO_2:BiClO复合薄膜紫外探测器的研究 |
| 3.1 TiO_2和BiClO材料的制备 |
| 3.2 TiO_2:BiClO薄膜的表征 |
| 3.3 TiO_2:BiClO紫外探测器的制备 |
| 3.4 TiO_2:BiClO器件性能测试与机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果介绍 |
| 致谢 |
（10）基于SnO2的合金半导体外延薄膜制备及其在深紫外探测领域的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SnO_2的晶体结构及物理性质 |
| 1.2.1 SnO_2的晶体结构 |
| 1.2.2 SnO_2的物理性质 |
| 1.3 SnO_2的主要应用简介 |
| (1)透明导电薄膜(TCO) |
| (2)薄膜气体传感器 |
| (3)短波光电器件 |
| 1.4 本课题的选题意义和主要研究内容介绍 |
| 第二章 SnO_2薄膜的主要制备及测试表征方法 |
| 2.1 SnO_2薄膜的主要制备生长方法 |
| (1)金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD) |
| (2)溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| (3)喷雾热分解法 |
| (4)分子束外延生长法(MBE) |
| (5)磁控溅射法 |
| 2.2 脉冲激光沉积法(PLD)介绍 |
| 2.2.1 脉冲激光沉积技术的发展概述 |
| 2.2.2 脉冲激光沉积法的技术原理 |
| 2.2.3 脉冲激光沉积法的主要技术特点 |
| 2.2.4 脉冲激光沉积系统简介 |
| 2.3 脉冲激光沉积法制备SnO_2薄膜的工艺流程 |
| (1)陶瓷靶材的烧制 |
| (2)薄膜的沉积生长 |
| 2.4 SnO_2薄膜的主要测试表征方法介绍 |
| 2.4.1 X射线衍射分析法 |
| 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.4.4 UV-Vis-NIR光谱分析法 |
| 2.4.5 X射线光电子能谱(XPS) |
| 第三章 锆掺杂对SnO_2薄膜结构与性能的影响探究 |
| 3.1 主要实验内容介绍 |
| (1)烧制靶材 |
| (2)薄膜制备及测试表征 |
| 3.2 表征结果与分析 |
| 3.2.1 锆掺杂对SnO_2薄膜结构、形貌及光电性质的影响 |
| 3.2.2 退火对富锡相薄膜结构及光电性质的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 铪掺杂对SnO_2薄膜结构与性能的影响探究 |
| 4.1 主要实验内容 |
| (1)烧制靶材 |
| (2)薄膜的制备与测试表征 |
| 4.2 表征结果与分析 |
| 4.2.1 铪掺杂对SnO_2薄膜结构、形貌及光电性质的影响 |
| 4.2.2 退火对纯相富锡相Hf_xSn_(1-x)O_2薄膜结构和光电性质的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 Zr_xSn_(1-x)O_2薄膜及Hf_xSn_(1-x)O_2薄膜在深紫外探测领域的应用探究 |
| 5.1 紫外探测器的主要性能参数介绍 |
| (1)量子效率 |
| (2)光响应度 |
| (3)响应时间 |
| (4)光暗电流比和探测率 |
| 5.2 Zr_xSn_(1-x)O_2薄膜基紫外探测器件的结构及光电性能介绍 |
| (1)器件结构简介 |
| (2)不同组分Zr_xSn_(1-x)O_2薄膜基紫外光探测器件的光电性能介绍 |
| 5.3 Hf_xSn_(1-x)O_2薄膜基紫外光探测器件的光电性能介绍 |
| 5.4 本章小结 |
| 全文总结与展望 |
| 一、总结 |
| 二、展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
四、新一代宽禁带半导体材料（论文参考文献）
- [1]宽禁带半导体物理[J]. 申德振. 科学观察, 2021(05)
- [2]下一代半导体：一路向宽，一路向窄[N]. 张心怡. 中国电子报, 2021
- [3]第三代宽禁带功率半导体及应用发展现状[J]. 蔡蔚,孙东阳,周铭浩,郭庆波,高晗璎. 科技导报, 2021(14)
- [4]碳化硅MPS二极管的设计、工艺与建模研究[D]. 吴九鹏. 浙江大学, 2021(09)
- [5]基于Ga2O3材料的核辐射探测技术研究[D]. 陈金铸. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [6]β-Ga2O3晶体p型掺杂的电子结构、物性研究[D]. 郎启智. 贵州大学, 2021
- [7]新型宽禁带氧化物半导体薄膜制备及其紫外光电探测器探索[D]. 张腾. 湖北大学, 2021(01)
- [8]氧化镓基光电探测器的制备及其性能研究[D]. 余建刚. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [9]基于内建电场效应的二氧化钛紫外探测器研究[D]. 李看着. 吉林大学, 2020(08)
- [10]基于SnO2的合金半导体外延薄膜制备及其在深紫外探测领域的应用研究[D]. 程阳. 湖北大学, 2020(02)
标签：宽禁带半导体材料论文; 光电探测器论文; 光电导效应论文; 光电材料论文; 光电转换论文;