寬禁帶半導(dǎo)體紫外光電探測器設(shè)計研究

寬禁帶半導(dǎo)體光電探測技術(shù)在科學(xué)、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，提供了高效的光電轉(zhuǎn)換和探測功能，推動了許多現(xiàn)代科技應(yīng)用的發(fā)展。寬禁帶半導(dǎo)體光電探測器通常具有高靈敏度、快速響應(yīng)、低噪聲和寬光譜響應(yīng)范圍等特性。這些特點使它們在許多應(yīng)用中成為理想的選擇。

近日，以“構(gòu)建紫外新興業(yè)態(tài)、促進科技成果轉(zhuǎn)化”為主題的“第三屆紫外LED國際會議暨長治LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進大會”在山西長治盛大召開。會議由長治市人民政府、中關(guān)村半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）主辦，長治市發(fā)展和改革委員會、長治國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管委會承辦。

開幕大會上，廈門大學(xué)黨委書記、教授張榮帶來了“寬禁帶半導(dǎo)體光電探測”的主題報告，詳細分享了AlGaN基、SiC基高性能紫外探測器件，Ga2O3基紫外探測器件、高靈敏空天紫外探測成像等技術(shù)最新進展。

寬禁帶半導(dǎo)體是紫外探測器件的優(yōu)選材料，具有量子效率高、寬帶隙、固態(tài)器件、可用于惡劣環(huán)境等特點。SiC適合發(fā)展可見光盲探測（波長＜400nm），AIxGa1-xN（x≥0.4）可實現(xiàn)本征日盲探測（波長≤280nm）。當前寬禁帶半導(dǎo)體光電探測器面臨著強場下缺陷和極化對載流子輸運與碰撞離化的影響。器件內(nèi)部電場調(diào)控與暗電流抑制技術(shù)，多元器件特性的一致性等關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題挑戰(zhàn)。

報告介紹了AlGaN基高性能紫外探測器件技術(shù)的研究進展，并指出AlGaN日盲紫外雪崩光電探測器件性能關(guān)鍵指標，增益和暗電流均為目前國際領(lǐng)先水平。

SiC單光子探測器研究方面，克服8英寸襯底應(yīng)力更大、更易開裂、外延層厚度均勻性更難控制等問題，成功實現(xiàn)基于國產(chǎn)襯底的碳化硅同質(zhì)外延生長。提出空穴誘導(dǎo)雪崩和半臺面終端新結(jié)構(gòu)，首次研制成功工作溫度高至150℃的碳化硅紫外單光子探測器。提出雪崩增益漲落補償新方法，首次研制出報道規(guī)模最大的零盲元1×128紫外光子計數(shù)線陣探測器，成功應(yīng)用于日盲光子計數(shù)紫外成像儀。

極紫外探測器研究方面，提出梯度摻雜誘導(dǎo)淺結(jié)技術(shù)，研制成功高可靠性SiC EUV探測器，實現(xiàn)對13.5nm極紫外光高效檢測。率先實現(xiàn)產(chǎn)品化，打破國外極紫外探測器的壟斷和技術(shù)封鎖，在北京同步輻射裝置和多家重點單位應(yīng)用。紫外探測在高壓線電弧光和電暈檢測領(lǐng)域具有信號唯一性，極具性能優(yōu)勢，其大規(guī)模推廣基礎(chǔ)是高性能紫外探測芯片。

Ga2O3基紫外探測器件研究方面，率先提出和建立光致界面勢壘降低的物理模型，澄清了氧化鎵日盲探測器外量子效率普遍偏高的內(nèi)在機理，得到S.J.Pearton等國際權(quán)威的理論和實驗認證。

日盲紫外探測成像技術(shù)具有重要的科學(xué)和應(yīng)用意義，這種技術(shù)主要涉及使用紫外線（UV）波長范圍內(nèi)的光來獲取圖像和信息。日盲紫外探測成像技術(shù)在科學(xué)研究、生命科學(xué)、應(yīng)用領(lǐng)域以及安全和防御方面都具有廣泛的意義，有助于擴展對自然界和人造環(huán)境的認知，并提供許多實際應(yīng)用的可能性。

報告介紹了高靈敏空天日盲紫外探測成像技術(shù)和日盲紫外激波探測成像技術(shù)的研究成果。其中，航發(fā)尾焰具有明顯的紫外輻射特性，有望根據(jù)日盲紫外特征，構(gòu)建航空發(fā)動機工作運行狀態(tài)的新型診斷系統(tǒng)。

審核編輯：劉清