寬禁帶半導(dǎo)體紫外光電探測(cè)器設(shè)計(jì)研究

寬禁帶半導(dǎo)體光電探測(cè)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(cè)功能，推動(dòng)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(cè)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(diǎn)使它們?cè)谠S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(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化”為主題的“第三屆紫外LED國(guó)際會(huì)議暨長(zhǎng)治LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)大會(huì)”在山西長(zhǎng)治盛大召開。會(huì)議由長(zhǎng)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(zhǎng)治市發(fā)展和改革委員會(huì)、長(zhǎng)治國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管委會(huì)承辦。

開幕大會(huì)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(cè)”的主題報(bào)告，詳細(xì)分享了AlGaN基、SiC基高性能紫外探測(cè)器件，Ga2O3基紫外探測(cè)器件、高靈敏空天紫外探測(cè)成像等技術(shù)最新進(jìn)展。

寬禁帶半導(dǎo)體是紫外探測(cè)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(diǎn)。SiC適合發(fā)展可見光盲探測(cè)（波長(zhǎng)＜400nm），AIxGa1-xN（x≥0.4）可實(shí)現(xiàn)本征日盲探測(cè)（波長(zhǎng)≤280nm）。當(dāng)前寬禁帶半導(dǎo)體光電探測(cè)器面臨著強(qiáng)場(chǎng)下缺陷和極化對(duì)載流子輸運(yùn)與碰撞離化的影響。器件內(nèi)部電場(chǎng)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(bào)告介紹了AlGaN基高性能紫外探測(cè)器件技術(shù)的研究進(jìn)展，并指出AlGaN日盲紫外雪崩光電探測(cè)器件性能關(guān)鍵指標(biāo)，增益和暗電流均為目前國(guó)際領(lǐng)先水平。

SiC單光子探測(cè)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(shí)現(xiàn)基于國(guó)產(chǎn)襯底的碳化硅同質(zhì)外延生長(zhǎng)。提出空穴誘導(dǎo)雪崩和半臺(tái)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(cè)器。提出雪崩增益漲落補(bǔ)償新方法，首次研制出報(bào)道規(guī)模最大的零盲元1×128紫外光子計(jì)數(shù)線陣探測(cè)器，成功應(yīng)用于日盲光子計(jì)數(shù)紫外成像儀。

極紫外探測(cè)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(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)13.5nm極紫外光高效檢測(cè)。率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，打破國(guó)外極紫外探測(cè)器的壟斷和技術(shù)封鎖，在北京同步輻射裝置和多家重點(diǎn)單位應(yīng)用。紫外探測(cè)在高壓線電弧光和電暈檢測(cè)領(lǐng)域具有信號(hào)唯一性，極具性能優(yōu)勢(shì)，其大規(guī)模推廣基礎(chǔ)是高性能紫外探測(cè)芯片。

Ga2O3基紫外探測(cè)器件研究方面，率先提出和建立光致界面勢(shì)壘降低的物理模型，澄清了氧化鎵日盲探測(cè)器外量子效率普遍偏高的內(nèi)在機(jī)理，得到S.J.Pearton等國(guó)際權(quán)威的理論和實(shí)驗(yàn)認(rèn)證。

日盲紫外探測(cè)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(zhǎng)范圍內(nèi)的光來獲取圖像和信息。日盲紫外探測(cè)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(kuò)展對(duì)自然界和人造環(huán)境的認(rèn)知，并提供許多實(shí)際應(yīng)用的可能性。

報(bào)告介紹了高靈敏空天日盲紫外探測(cè)成像技術(shù)和日盲紫外激波探測(cè)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(dòng)機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)的新型診斷系統(tǒng)。

審核編輯：劉清