氮化镓基紫外探测器

氮化镓激光器及氮化镓材料的特性及其发展前景的探讨NanoPpto纳米光学技术所应有的市场领域，无一不是以亿美元为统计单位的，这其中包括到2009年市场需求超过2.5亿美元的数字影像市场、3亿美元的光通信市场以及超过7.5亿美元的投影和现实设备。

而NanoOpto公司瞄准这些市场也在努力的转变角色，从纯粹从事技术研发的学术机构向更加关注技术商用的商业化公司转变。

半导体所研制成功氮化镓基激光器氮化镓基半导体材料是续硅和砷化镓基材料后的新一代半导体材料，被称为第三代半导体材料，它具有宽的带隙，优异的物理性能和化学性能，在光电领域具有广泛的应用前景和研究价值。

用氮化镓基半导体材料研制成的氮化镓基激光器在国防安全领域和光信息存储、激光全色显示、激光打印、大气环境监测、水下通信、双色激光探测等领域具有重要的应用价值。

我国非线性光学晶体三朋硫酸锂（LBO）研究取得了重大进展中国科学院理化技术研究所的研究组在非线性光学晶体三朋硫酸锂研究上取得重大进展。

他们采用新的生长技术和助溶剂体系，解决了大尺寸、高品质LBO晶体生长的关键技术问题，突破了LBO晶体难以长达的瓶颈，成功地生长出尺寸大146mm×145mm×62mm、重量为1116.8g的LBO单晶。

超过了现有文献报道的国际上最大重量LBO单晶500g以上。

LBO晶体是全固态激光技术中最关键的材料之一，改成果的取得使中国牌晶体LBO的研究上了一个新的台阶。

这将对LBO晶体相关产业的发展起到积极的推动作用。

同时将为大口径、高能、高功率激光技术的发展提供新的可供选择的重要变频材料和器件。

作为第三代半导体材料的代表，氮化镓基半导体材料是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件，不仅带来了IT行业数字化存储技术的草命，也将推动通讯技术发展，并彻底改变人类传统照明的历史。

氮化镓基半导体材料内、外量子效率高，具备高发光效率，高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，是目前世界上最先进的半导体材料，可制成高效蓝、绿、紫、白色发光二极管和激光器。

氮化镓用途引言氮化镓（GaN）是一种半导体材料，具有优异的电子性能和热性能。

它在电子、光电子和能源领域有着广泛的应用。

本文将详细介绍氮化镓的用途及其在不同领域的应用。

电子领域1. 高电子迁移率晶体管（HEMT）氮化镓是制造高频、高功率的HEMT器件的理想材料。

其高饱和漂移速度和高电子迁移率使得GaN HEMT在射频功率放大器和微波通信系统中具有出色的性能。

GaN HEMT还被广泛应用于雷达系统、无线通信设备和卫星通信等领域。

2. 能隙光电二极管（LED）氮化镓在LED制造中扮演着重要角色。

由于氮化镓材料带隙宽度可调，因此可以实现不同颜色发光。

GaN基LED具有高效率、长寿命和低能耗等优点，被广泛应用于照明、显示屏幕、背光源等。

3. 激光器氮化镓激光器具有较高的电子迁移率和较窄的能带宽度，因此在光通信、激光打印、激光雷达等领域有着广泛应用。

GaN激光器还可用于医疗设备、材料加工和科学研究等领域。

光电子领域1. 光电探测器氮化镓材料具有宽带隙和高饱和漂移速度，使其成为制造高性能光电探测器的理想选择。

GaN光电探测器在太阳能电池、红外探测、高速通信等领域有着广泛应用。

2. 紫外线发射二极管（LED）氮化镓材料在紫外线波段的发射具有独特优势。

GaN基紫外线LED广泛应用于消毒、水质检测、荧光光源等领域。

3. 深紫外线激光器由于氮化镓材料的宽带隙，GaN激光器可以实现深紫外线波长的输出。

这种激光器在生物医学、材料加工和气体检测等领域具有重要应用价值。

能源领域1. 太阳能电池氮化镓太阳能电池具有高光电转换效率和较高的耐热性能。

GaN太阳能电池对可见光和紫外线的吸收能力强，可以实现高效转换太阳能为电能。

2. 氢燃料电池氮化镓材料在氢燃料电池中作为催化剂载体具有优异的性能。

GaN可作为催化剂载体提高氢燃料电池的催化效率、稳定性和寿命。

3. 热管理由于氮化镓具有较高的导热系数和优异的耐高温性能，因此被广泛应用于高功率电子器件的热管理。

氮化镓光功能器件引言氮化镓（GaN）是一种宽禁带半导体材料，具有优异的光电性能和热性能。

由于其特殊的物理和化学性质，氮化镓在光电子器件中得到了广泛应用。

本文将介绍一些基于氮化镓的光功能器件及其应用。

一、氮化镓发光二极管（LED）氮化镓发光二极管（LED）是氮化镓光功能器件中最为重要的一类。

氮化镓LED具有高亮度、高效率、长寿命等优点，被广泛用于照明、显示和通信等领域。

其工作原理是利用氮化镓材料的直接能隙特性，在外加电压作用下，电子与空穴复合释放能量，产生光辐射。

二、氮化镓激光二极管（LD）氮化镓激光二极管（LD）是一种通过受激辐射产生高纯度、高亮度的激光光源。

与其他激光器相比，氮化镓激光二极管具有体积小、功率密度高和发射波长范围宽等特点。

它在光纤通信、光磁存储和医疗器械等领域有着广泛的应用。

三、氮化镓光电二极管（PD）氮化镓光电二极管（PD）是一种将光信号转换为电信号的器件。

它具有高速响应、高灵敏度、低噪声等特点，被广泛应用于光通信、光电探测和光谱分析等领域。

氮化镓光电二极管的工作原理是当光子入射到器件中时，产生电子空穴对，形成电流输出。

四、氮化镓太阳能电池（GaN-Solar Cell）氮化镓太阳能电池（GaN-Solar Cell）是一种新型的高效能量转换器件。

相比于传统硅太阳能电池，氮化镓太阳能电池具有更高的光电转换效率和更好的热稳定性。

由于氮化镓材料的宽禁带和高饱和电子迁移率特性，使得氮化镓太阳能电池在低光强环境下仍然能够保持较高的发电效率。

五、氮化镓光探测器（PD）氮化镓光探测器（PD）是一种用于检测光信号的器件。

由于氮化镓材料具有较高的饱和电子迁移率和较低的噪声特性，使得氮化镓光探测器具有高速响应和低噪声的优点。

氮化镓光探测器在光通信、光纤传感和图像识别等领域有着广泛的应用。

六、氮化镓光放大器（SOA）氮化镓光放大器（SOA）是一种用于光信号放大的器件。

氮化镓材料的高饱和电子迁移率和较低的损耗特性，使得氮化镓光放大器具有高增益、宽带宽和低噪声的优势。

紫外探测器原理紫外探测器是一种可以检测紫外光的光电传感器，广泛应用于科学研究、工业检测、环境监测等领域。

它基于紫外光与物质之间的相互作用原理，将光信号转换为电信号，实现对紫外光的探测、测量和分析。

紫外探测器的工作原理基于紫外光的光电效应，即当紫外光照射到感光材料上时，光子的能量被传递给感光材料中的电子，使其从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。

紫外光的强度越大，传递给感光材料的能量就越大，电子的跃迁数量就越多，形成的电子空穴对也就越多。

接着，这些电子空穴对会被电场分离并收集到电极上，产生电流信号，从而实现对紫外光的探测。

常用于紫外探测器的感光材料有硅（Si）、氮化镓（GaN）、硒化镉（CdSe）等。

硅是一种常见的半导体材料，具有良好的光电性能和相对较宽的响应范围，在宽波长范围内都能对紫外光产生响应。

氮化镓则是一种具有较高选择性的材料，适用于高能量的光子探测。

而硒化镉则是一种高灵敏度的材料，适用于高精度的紫外光测量。

除了感光材料，紫外探测器还包括光透过窗、滤光膜、光敏电极等组件。

光透过窗用于过滤掉紫外光以外的光线，确保只有紫外光能够进入探测器。

滤光膜则用于进一步调节入射光的波长和强度，以满足具体应用需求。

光敏电极则负责收集感光材料中产生的电子空穴对，将其转化为电流信号。

在实际应用中，紫外探测器通常与信号放大器、滤波器、数据采集系统等设备结合使用，以提高信号的检测灵敏度和增加探测范围。

信号放大器将探测器输出的微弱电流放大为可测量的电压信号，滤波器则用于进一步滤除噪音和杂散光，数据采集系统则用于记录和分析探测器输出的电信号。

总的来说，紫外探测器的原理是基于光电效应，通过感光材料吸收和转换紫外光的能量，产生电流信号。

感光材料的选择、光透过窗、滤光膜、光敏电极等组件的设计和优化，以及与其他设备的配合使用，都是实现高灵敏度、高准确性紫外光探测的关键。

日盲紫外光电探测器结构日盲紫外光电探测器（Solar Blind Ultraviolet Photodetector）是一种能够在太阳能紫外线波段（200-280纳米）具有高响应度和低响应度的探测器。

它在紫外线波段的探测对于环境监测、军事侦查、卫星通信等领域都有重要的应用。

首先是光敏元件，它是日盲紫外光电探测器的核心部分，用于接收紫外光并产生电荷载流子。

常用的光敏元件有硅（Si）材料和氮化镓（GaN）材料的PIN结构二极管。

硅材料具有高响应度和低响应度的特点，但其长波边缘在280纳米左右，因此不能实现日盲性。

而氮化镓材料具有非常好的紫外光透过性，在200纳米以下具有低响应度，能够实现日盲特性。

其次是光学系统，它主要用于将入射的紫外光聚焦到光敏元件上，提高光信号接收效率。

光学系统通常由凸透镜和滤光片组成，凸透镜用于聚焦光线，滤光片用于屏蔽可见光和红外光。

进一步是电子信号处理系统，它主要用于放大和转换光敏元件产生的微弱电流信号。

电子信号处理系统通常由前置放大器、滤波器、放大器和模数转换器等组成。

前置放大器用于放大微弱电流信号，滤波器用于除去噪声和杂散信号，放大器用于进一步放大信号，模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号。

最后是外壳保护，它用于保护整个光电探测器免受外界环境的干扰和损伤。

外壳通常采用金属材料制成，具有良好的导热性和机械强度，并可以有效地屏蔽外界干扰源。

总结来说，日盲紫外光电探测器的结构主要包括光敏元件、光学系统、电子信号处理系统和外壳保护。

光敏元件负责接收和产生电荷载流子，光学系统用于聚焦紫外光，电子信号处理系统用于放大和转换信号，外壳保护用于保护整个探测器。

这些部件的结合使得日盲紫外光电探测器能够高效地探测太阳能紫外线波段的信号。

氮化镓用途氮化镓（GaN）是一种宽禁带半导体材料，具有优异的电子性能和热稳定性，所以在各种领域都有广泛的应用。

以下是氮化镓的主要用途：1. 光电子器件：氮化镓是目前最重要的宽禁带半导体材料之一，具有较高的光电转换效率和较高的光辐射功率密度，因此被广泛应用于光电子器件的制造。

例如，氮化镓LED （Light Emitting Diode，发光二极管）被广泛应用于照明、显示器和显示屏等领域，其高亮度、高效率和长寿命的特点使得LED在替代传统照明和显示技术方面具有巨大的潜力。

此外，氮化镓也用于制造激光、太阳能电池、光电探测器等光电子器件。

2. 功率电子器件：氮化镓材料具有较高的电子迁移率和极高的饱和电子漂移速度，使其非常适合用于制造功率电子器件。

氮化镓功率器件可以实现较高的开关速度和较小的开关损耗，广泛应用于电力转换、能源传输和电机驱动等领域。

例如，氮化镓晶体管（GaN HEMT）被用于制造高频、高功率的放大器、放大模块和射频工作的微波器件，也广泛应用于电动汽车、太阳能逆变器和电源控制等领域。

3. 无线通信：由于氮化镓材料具有较高的饱和电子漂移速度和较低的微波损耗，因此在无线通信领域有着广泛的应用。

氮化镓射频器件可以实现高功率、高频率的操作，并具有较低的功率消耗和较小的尺寸，因此被广泛用于手机基站、卫星通信和雷达系统等无线通信设备中。

此外，氮化镓还用于制造高频谐振器、倍频器、低噪声放大器等微波器件。

4. 高温电子器件：氮化镓材料的热稳定性非常好，可以在高温环境下稳定运行。

因此，氮化镓被广泛应用于高温电子器件的制造。

例如，在航空航天领域，氮化镓器件可以在高温和高辐射环境下工作，用于制造高温功率放大器、高温传感器和高温电路。

此外，氮化镓也用于制造高温电动汽车电池、高温传感器和高温电源等高温应用领域。

5. 紫外光器件：由于氮化镓材料能够发出紫外光，因此被用于制造紫外光器件。

例如，氮化镓紫外光发光二极管（UV-LED）被广泛应用于紫外光固化、水质检测和防伪识别等领域。

太阳能光电工程学院《PIN结构GaN光电探测器性能的研究》课程设计报告书题目：PIN结构GaN光电探测器性能的研究*名：***专业：光伏材料加工与应用技术班级：光伏材料加工与应用技术本科班准考证号： 014411304226设计成绩：指导教师：摘要半导体光电探铡器主要分成两类，光电导型和光伏型。

光电导型原理是由于光生载流子造成电导率的变化，光伏型原理是耗尽区的电场使光生载流子产生定向运动形成电流。

常见的光伏型探测器是pn结和pin型光电二极管，另一类型是肖特基型光电二极管，其耗尽区是肖特基原理形成。

与光伏型相比，光电导型探测器有两个主要优点：具有内增益和制作简单。

然而，光电导型探测器要求加偏置，暗电流大，而且速度慢。

肖特基型光探测器被认为是速度最快的探测器，但是它的势垒较低，漏电流比pin型大。

由于耗尽区窄，而且GaN材料中耗尽区外产生的载流子扩散长度短，肖特基型光探测器量子效率较低。

所以本文选择了pin型光探测器的研究，加入i层是为了扩展耗尽区的宽度，增加对光的吸收。

关键词：氮化镓探测器 PIN 饱和电流目录绪言 (3)第一章 GaN基pin型探测器 (4)1.1 pin型探测器工作原理 (4)1.2 量子效率及光谱晌应 (6)1.3 瞬态响应 (7)1.4 GaN基pin型探测器研究现状 (8)第二章 Ga基pin型紫外探测器的研制 (10)2.1 GaN基pin型探测器分析 (10)2.1.1 GaN材料p诅紫外探测器 (10)2.1.2 pin紫外探测器分析 (10)2.2 材料生长及器件制作 (12)2.2.1 材料生长 (12)2.2.2 版图设计 (12)2.2.3 器件制备 (14)3.1 暗电流 (15)3.2 光电流 (16)第四章 GaN基pin型紫外探测器高温电气性能 (17)4.1 不同温度下I—V性能测试及分析 (17)4.1.1 测试系统的建立 (17)4.1.2 测试结果处理及分析 (18)4.2 不同温度下C-V性能测试及分析 (18)4.2.1 测试系统的建立 (18)4.2.2 测试结果处理及分析 (19)结论 (20)参考文献 (21)绪言半导体紫外探测器体积小，性能稳定，使用方便。

半导体材料的华丽家族3———氮化镓基材料简介孙　殿　照(中国科学院半导体研究所材料中心　北京　100083)摘　要 G aN 基氮化物材料已成功地用于制备蓝、绿、紫外光发光器件,日光盲紫外探测器以及高温、大功率微波电子器件.由于该材料具有大的禁带宽度、高的压电和热电系数,它们还有很强的其他应用潜力,诸如做非挥发存储器以及利用压电和热电效应的电子器件等.在20世纪80年代末和90年代初,在G aN 基氮化物材料的生长工艺上的突破引发了90年代G aN 基器件,特别是光电子和高温、大功率微波器件方面的迅猛发展.文章评述了G aN 基氮化物的材料特性、生长技术和相关器件应用.关键词 氮化镓,G aN ,宽禁带半导体EX OTIC FAMI LY OF SEMICON DUCTOR MATERIA LS———BRIEF INTR ODUCTION TO G a N BASE D MATERIA LSS UN Dian 2Zhao(Material Center ,Institute o f Semiconductor s ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100083,China )Abstract G aN based nitrides have been success fully used in blue Πgreen Πviolet light 2em itting devices ,UV solar 2blind optoelectronic detectors and high 2tem perature ,high 2power m icrowave electronic devices.Due to their large bandgaps ,high pyroelectronic and piezoelectronic efficiencies ,they also have strong potential for applications in other devices such as nonv olatile mem ories and in pyroelectronic and piezoelectronic devices.The breakthroughs achieved at the time around the end of the 1980s in the grow th technique of G aN based materials have led to significant progress in the 1990s of G aN 2based devices ,in particular ,optoelectronic devices and high 2tem perature ,high 2power m icrowave devices.A review is giv 2en here of the characteristics ,grow th techniques and various devices of G aN 2based nitride materials.K ey w ords G aN ,w ide 2bandgap sem iconductors3　2000-08-30收到初稿,2000-11-23修回1　氮化镓基材料的特点及其应用氮化镓基材料,或称氮化镓及其相关氮化物材料、Ⅲ-N 材料,是指元素周期表中ⅢA 族元素铝、镓、铟和V 族元素氮形成的化合物(G aN ,InN ,AlN )以及由它们组成的多元合金材料(In x G a 1-x N ,Al x G a 1-x N 等).这些化合物的化学键主要是共价键,由于两种组分在电负性上的较大的差别,在该化合物键中有相当大的离子键成分,它决定了各结构相的稳定性.Ⅲ族氮化物AlN ,G aN 和InN 可以结晶成下列三种结构:(1)纤锌矿(α相);(2)闪锌矿(β相);(3)岩盐矿.纤锌矿结构是由两套六方密堆积结构沿c 轴方向平移5c Π8套构而成,闪锌矿结构则由两套面心立方结构沿对角线方向平移1Π4对角线长度套构而成.这两种结构基本类似,每个Ⅲ(V )族原子都与最近邻的4个V (Ⅲ)族原子成键.其区别在于堆垛顺序.纤锌矿沿c 轴〈0001〉方向的堆垛顺序为ABABAB …,闪锌矿沿〈111〉方向的堆垛顺序为ABC ABC ….在通常的条件下,热力学稳定相是纤锌矿结构,而闪锌矿结构是亚稳态,只有在衬底上异质外延材料才是稳定的.两种结构的能量差序列是:ΔE (G aN )<ΔE (InN )<ΔE (AlN ),这表明在G aN 中混相问题最为严重.镓氮基材料是宽禁带半导体材料.纤锌矿结构的Ⅲ2N 材料都是直接带隙材料,随着合金组分的改变,其禁带宽度可以从InN 的119eV连续变化到G aN 的314eV ,再到AlN 的612eV [1,2],这相应于覆盖光谱中整个可见光及远紫外光范围.实际上还没有一种其他材料体系具有如此宽的和连续可调的直接带隙(见图1).图1　氮化镓基材料和其他一些半导体材料的禁带宽度和晶格常数的关系理论计算表明,G aN 和InN 无论是纤锌矿结构还是闪锌矿结构都是直接带隙,而AlN 只在纤锌矿结构时才是直接带隙,闪锌矿结构AlN 是间接带隙[1].镓氮基材料具有很强的热电和压电效应.G aN(c 轴)热电系数估计达7×105V Πm ・K,G aN 的压电常数是G aAs 的4—5倍.用Ⅲ-N 材料可以制做从红光到紫外光的发光管或激光器,实现红、绿、蓝可见光三基色发光.发光管可做全色显示屏和指示器,高效节能的交通信号灯和可调色照明灯.紫外发光管还可以有许多其他应用,例如,做假钞识别机、可以用它激发磷来做白光照明灯等.短波长蓝光或紫光激光管在激光印刷、信息存储等方面发挥重要作用.短波意味着光可以聚焦更锐小,可以增加光盘的存储密度.使用AlG aAs 激光器(波长780nm )的C D 盘容量为650兆字节,基于AlG aInP 半导体激光器(波长650或635nm )的DVD 光盘具有大约417千兆字节的数据容量,当使用进入蓝-紫光波段的Ⅲ-V 氮化物基激光器时容量可达15千兆字节.Ⅲ-N 材料还特别适合制作紫外探测器.当在强可见光和红外辐射背景中探测紫外信号时,要尽量避免或减少紫外信号以外的背景信号干扰.如果使用硅(Si )等通常材料的探测器时,需要加滤光片,这样做会减少探测器灵敏度.而氮化物,特别是AlG aN ,可以做成日光盲紫外探测器,其截止波长从200nm 到365nm.在这个范围的探测器可用于火焰探测、燃烧诊断、光谱学和紫外监视.AlG aN 探测器还有重要的军事用途,用于导弹制导和导弹预警防御系统.在地面与臭氧层之间工作的265—280nm 波长范围探测器可以减少太阳辐射的干扰,因为这个波段的太阳辐射被臭氧层吸收.氮化镓基材料的另一重要影响是在非光电子应用方面.首先氮化镓基材料也是一种非常好的电子器件材料.它们比G aAs ,Si 等材料禁带宽、击穿电压高、电子饱和速度较高[室温值为(217—5)×107cm Πs]、在两种氮化物相接触的界面处形成二维电子气面密度也特别高(～1013cm -2).另外Ⅲ2N 材料有很强的键能,具有高的热与化学稳定性.G aN 的热导率也较高,差不多是G aAs 的3倍.G aN 的本征点缺陷形成能很大,二次缺陷难以产生,这对高温、大功率器件来说也是非常有利的.表1列出了包括G aN 的几种材料在内的优值[3].其中K eye 优值表明表1　材料优值比较S iG aAs β2S iCG aN 金刚石K eye ’s 138063090301180044400(W cm -1s-1℃)Johns on ’s 910621525331567073856(1023W Ωs 2)Baliga ’s 115174142416101(相对S i 而言)材料适合于集成电路的程度,Johns on 优值用以衡量高功率器件,Baliga 优值是做功率开关的指标.G aN 各项优值仅次于金刚石薄膜,远大于硅、砷化镓等常用半导体材料,也大于颇具竞争力的碳化硅材料.金刚石薄膜由于难以掺杂,其研究和应用都还没有突破性的进展.具体说来,我们可以指望用G aN 基材料制作如下一些电子器件:111　高温、大功率及恶劣环境下工作的电子器件高温器件一般是指能工作在Ε300℃环境温度下的器件.它有如下应用场合:核反应设备、航天航空、石油勘探、汽车引擎、电机等.高温器件对减轻设备重量或使设备小型化也非常有利,因为它们可以不用或少用制冷和散热装置.在大功率器件领域里,固态电子器件主要占据了100H z 到100G H z 的频段.在低频段里,大功率器件应用于功率传输系统和马达控制;在高频段里,则被应用于军用或民用微波传输.112　高速及微波器件G aN 体材料的电子迁移率并不高,但它适合制作高速及微波器件.这是因为:(1)两种或两种以上氮化镓基材料长在一起可以形成所谓异质结.有人估计G aN-AlN异质结两边自由电子能量差可大于1eV.这样的异质结有两个用途,其一是可当异质结双极晶体管(H BT)的发射极(用AlG aN作发射极, G aN作基极),形成从AlG aN到G aN的热电子注入.对于一般的微波器件,基区非常短,注入的电子如果形成弹道电子发射(即在传输过程中不损失能量),则电子将高速渡越基区.这样的H BT将有很高的截止频率fT.在G aNΠSiC异质结双极晶体管中,G aN在高温晶体管中作为异质结发射极使用,SiC作基极和收集极.这种结构既可利用G aNΠSiC异质结提高电子发射率,又可利用SiC优良的高热导系数来散热.一个器件能够在高温下工作也适合大功率条件下工作.功率器件的一般限制是来自各种内耗产生的热.Si功率晶体管要加散热片、水冷或温差电冷却等.G aNΠSiC异质结晶体管(H BT)可以工作在高温而无须冷却,因此这种新H BT是高功率应用的好候选者;氮化镓基异质结的第二个用途是用来实现二维电子气.这里的二维电子气是指那些聚集在异质结界面处的薄层电子.AlG aNΠG aN二维电子气的迁移率比G aN单层的电子迁移率高得多.由于AlG aN和G aN之间的电子势能差较大,因而可以形成较高密度的二维电子气,有利于提高诸如场效应晶体管这类器件的性能.(2)当场效应晶体管的栅长缩短到亚微米级时将形成所谓的短沟器件,短沟中的电场非常大,沟道电子一般以饱和漂移速度从源极漂移到漏极.G aN的电子饱和漂移速度很大(217×107cmΠs),因此适合制作高速、微波器件.另外,G aN 的介电常数比Si,G aAs等常用材料都小,这将导致更小的器件寄生电容,从而使得它更适合于制作高速、微波器件.113　电荷耦合器件(CCD)及动态随机存取器(DRAM)由于G aN的禁带宽,其热激发漏电流是常规半导体材料的10-10—10-14,具有制作非挥发随机存储器(NVRAM)的潜能.这就意味着数据可以百年不必刷新.经过适当设计,这些存储器在断电情况下也能保留数据.114　其他电子器件AlN表面具有负电子亲和势,因而可能有负电子亲和势器件的应用.如做单色冷阴极,改善电子显微镜的分辨率和许多真空电子器件的性能.主要的困难在于降低AlN的串联电阻或者说是在于它的n 型掺杂.AlN材料因其具有较强压电效应和非常高的表面波速度,故还可做表面声波器件.如同多数宽禁带半导体一样,Ⅲ-V氮化物预计具有比G aAs和Si优异的抗辐照性能,因而更适合于空间应用;Ⅲ-N材料体系可以形成多种如G aNΠAlG aN,InG aNΠG aN量子阱超晶格(不同材料周期交替地长在一起的结构材料)、双异质结等异质结构,这有利于改善器件质量和进行新器件设计.G aN,AlN和InN的键能较高,分别为8192eVΠ原子、11152eVΠ原子和7172eVΠ原子,很难用半导体现有的湿法工艺刻蚀.至今基本上所有的氮化镓基器件图形都是用干法工艺(如Cl2基反应离子刻蚀)实现的.2　氮化镓基材料的制备G aN的研究始于20世纪30年代.Johns on等人首次得到了G aN材料.他们采用金属镓和氨气反应,得到了G aN小晶粒和粉末.1969年,Maruska和T ietjen利用气相外延方法在蓝宝石上生长了大面积G aN膜,并测得室温下G aN的带隙宽度.现在流行的金属有机物气相外延G aN的工作始于1971年,而分子束外延G aN工作则始于1975年.在80年代中期以前,用各种方法生长的G aN材料质量都不令人满意.里程碑的工作是由Akasaki小组奠基的,1986年该小组Amano等人首次发现采用低温生长的AlN 缓冲层,可大大提高G aN外延膜的质量.继而在1991年Nakamura等人发现采用低温生长的G aN缓冲层也具有同样的功效.低温缓冲层的作用在于,它解决了大失配外延体系中外延层与衬底互不浸润的问题,为高温下的外延生长提供了成核中心.另外,低温缓冲层也是应力释放中心.如今,采用低温缓冲层的两步生长工艺几乎成了G aN外延的标准工艺. p型掺杂是另一个长期困扰G aN器件应用的问题. Amano等人无意间发现掺Mg半绝缘G aN经过电子束照射后的G aN发光增强.他们对于该现象进一步研究,发现Mg受主被低能电子束激活.这一发现的意义与使用低温缓冲层的意义同样重大.很快,Na2 kamura等人发现700—800℃左右在氮气中热退火也可以活化受主Mg,并阐明了在原生掺Mg的G aN 中,Mg受主是被H原子所钝化,低能电子束辐照或中温退火可破坏Mg-H络合体,激活受主,实现高浓度p型掺杂.至此,通往G aN器件应用的道路基本已被疏通.目前,金属有机物气相外延和分子束外延是外延氮化镓基材料的主要方法.211　金属有机物气相外延(MOVPE)MOVPE(有时也称为MOC VD)的外延过程是以物质从气相向固相转移为主的过程.含外延膜成分的气体被气相输运到加热的衬底或外延表面上,通过气体分子热分解、扩散以及在衬底或外延表面上的化学反应,构成外延膜的原子沉积在衬底或外延面上,并按一定晶体结构排列形成外延膜.含ⅢA族元素的气体是金属有机物的蒸汽,这些蒸汽通常是用高纯氢气或氮气携带到衬底附近.这些金属有机物现在通常使用三甲基镓(T MG)或三乙基镓(TEG)、三甲基铝(T MA)以及三甲基铟(T MI).而含氮的气体通常使用氨气(NH3).n型和p型掺杂剂则分别使用氢化物(SiH4或Si2H6)和金属有机物(C p2Mg或DEZn).外延氮化镓(G aN)时,在衬底和外延面上的化学反应如下:G a(CH3)3(v)+NH3(v)→G aN(s)+3CH4(v)其中v表示气相,s表示固相.MOVPE G aN最好的材料参数是Nakamura于1992年报道的,室温下本底电子浓度为4×1016cm-3,迁移率达900cm2ΠV・s.212　分子束外延(MBE)M BE技术是真空外延技术.在真空中,构成外延膜的一种或多种原子,以原子束或分子束形式像流星雨般地落到衬底或外延面上,其中的一部分经过物理-化学过程,在该面上按一定结构有序排列,形成晶体薄膜.镓、铝或铟分子束是通过在真空中加热和蒸发这些ⅢA族元素形成的.而V族氮分子束则有不同的形成方式.直接采用氨气作氮源的分子束外延,被称为G S M BE或RM BE(气源分子束外延);采用N2等离子体作氮源的,有RF-M BE(射频等离子体辅助分子束外延)和ECR-M BE(电子回旋共振等离子体辅助分子束外延)两种.用M BE技术外延的最好的G aN材料参数如下:室温电子迁移率:560cm2ΠV・s(在c面蓝宝石上外延),580cm2ΠV・s (在6H-SiC上外延).MOVPE技术与M BE技术相比较,MOVPE外延的氮化镓基光电子器件材料方面具有明显的优势;在外延的微电子器件材料性能,特别是高电子迁移率晶体管性能方面两者相差不多. M BE技术的特点是:生长反应过程简单;可以实时表征或监控生长表面的结构、成分以及生长条件;生长温度较低;没有气相外延中与气流有关的材料不均匀性问题.需要指出的是另外两个重要的适合M BE生长的材料:其一是立方G aN(β-G aN).在G aAs(001)上外延的立方G aN可以解理,有利于制作激光器.M BE 的生长温度比MOVPE和氢化物气相外延(H VPE)都低得多,这有利于亚稳态立方相的生长.第二个是(In)G aAsN材料,它近年来受到越来越多的关注.理论上预计该种材料的禁带宽度可以包括从零到相关二元材料(如G aAs)禁带宽度之间的所有禁带能量[4].适当调整(In)G aAsN材料组分,可以使该材料的晶格常数和带隙同时满足设计要求.例如,可以使用在G aAs衬底上外延晶格匹配的G aInNAs材料,并能用它做113μm波长的激光器.由于在热平衡条件下氮在G aAs中或砷在G aN中的几乎不互溶.因此,这种材料多数是用远离热平衡的M BE技术做的,其氮的掺入量达15%也没有出现相分离.用等离子体辅助M BE已经获得113μm室温连续波工作的激光器,它使用了赝晶G aInNAs量子阱,其In组分为30%,氮含量为1%.已有这些激光器具有低阈值电流密度和高特征温度T0的报道[5].213　氢化物气相外延(HVPE)除了上述两项重要外延技术之外,H VPE目前也很流行.该技术的命名源于20世纪60年代末气相外延技术的发展过程.现在如果把它和MOVPE技术比较,称为卤化物气相外延(halide VPE)倒更贴切些.该外延技术是早期研究Ⅲ-V氮化物用的最成功的外延技术,是Maruska和T ietjen首先用来外延大面积G aN膜的一种方法.该方法是在金属G a上流过HCl,形成G aCl蒸气,当它流到下游,在衬底或外延面上与NH3反应,淀积形成G aN.该方法的生长速率相当高(可达100μmΠh),可生长很厚的膜,从而减少来自衬底的热失配和晶格失配对材料性质的影响.Maruska等随后表明可以在HCl气流中同时蒸发掺杂剂Zn或Mg实现p型杂质掺杂.该项外延技术目前主要有两项应用:其一用来制作氮化镓基材料和同质外延用的衬底材料,例如用H VPE技术在100μm厚的SiC衬底外延200μm厚的G aN,然后用反应离子刻蚀技术除去SiC衬底,形成自由状态的G aN衬底;另一项应用是做所谓E LOG(epitaxially laterally overgrown G aN)衬底.这种衬底的一个典型做法是用MOVPE技术在c面蓝宝石上外延一层2μm的G aN,再在上面沉积一层非晶SiO2,然后刻出一排沿〈1100〉方向的长条窗口,在上面用H VPE技术外延一层相当厚(几十微米)的G aN,窗口区G aN成为子晶,在非晶SiO2上不发生外延,但当外延G aN的厚度足够厚时,窗口区G aN的横向外延将覆盖SiO2.在SiO2掩膜区上方的G aN的位错密度可以降低几个数量级.国际上长寿命G aN基激光器就是用这种衬底制作的[6].与此横向蔓延G aN(E LOG)相似并有同样减少位错密度的功效的衬底还有所谓悬挂外延G aN(pendeo2epitaxy G aN,PE-G aN).后者也是利用G aN的横向外延减少位错,只是不使用二氧化硅掩膜,取而代之的是分开G aN条的深槽.214　G a N体材料的合成也得到了关注波兰科学家在高温(1600℃)高压(15—20kbar)下采用金属镓与氮气直接合成了G aN体材料.采用热氨和金属镓合成G aN颇有前景.这一技术的关键是添加了某类矿化剂如LiNH2或K NH2,在适合的比例下镓可溶解于热氨和矿化剂的溶液,因此可采用温度梯度法液相外延G aN.目前G aN体材料尺寸仅有十几毫米.215　衬底材料阻碍G aN研究的主要困难之一是缺乏晶格及热胀系数匹配的衬底材料.蓝宝石是氮化镓基材料外延中普遍采用的一种衬底材料,因为其价格便宜、耐热、透明、可大面积获得,并具有与G aN相似的晶体结构.一般都选用c面-(0001)作为衬底.此外,Ⅲ-V氮化物在如下衬底上也长过:Si,G aAs,NaCl, G aP,InP,SiC,W,ZnO,MgAl2O4,T iO2和MgO.G aN外延层的晶体结构受衬底及其取向的强烈影响[1,2].3　氮化镓基器件如前所述,氮化镓基器件应用主要有两大类:电子器件和光电子器件.311　电子器件主要介绍用氮化镓基材料制作的异质结双极晶体管(H BT)和异质结场效应晶体管(HFET)H BT:Pankove等人在1994年报道了第一个G aNΠ6H-SiC H BT[7].理论计算表明,G aNΠ6H-SiC 价带偏移约为012—0125eV,实验测试达0138eV.无论怎样,这么大的价带偏移对H BT都非常有利(提高注入比).另外,SiC可以进行高浓度的p型掺杂(降低基区电阻)又是间接带隙材料(减少基区辐射复合),因此,可望G aNΠ6H-SiC H BT有好的器件性能.实际上,在VC B=2V,I E=100mA下,获得的电流增益达105.该器件工作温度可达535℃.AlG aNΠG aN npn H BT也已做出.做全氮化物npn H BT的困难在于p型基区电阻及其接触电阻太高.HFET:它有时也称调制掺杂FET(MODFET)或高电子迁移率晶体管(HE MT).目前,在蓝宝石上外延的AlG aNΠG aN的二维电子气(2DEG)材料的室温电子迁移率已达1500cm2ΠV・s,在碳化硅衬底上外延的这种结构的室温电子迁移率达2000cm2ΠV・s.二维电子气的面密度在1×1013cm-2左右.由于AlG aN材料具有较大的压电效应,即使AlG aN层是非有意掺杂,在AlG aN与G aN界面也可能因极化引起高浓度的2DEG.利用外延的G aNΠAlG aN异质结材料制备的HFET晶体管具有突出的DC和RF特性:最大源漏电流密度1143AΠmm;击穿电压分别为340V(栅漏间)和100V(源漏间,栅长1μm);室温跨导270mSΠmm;截止频率50G H z[8];最高振荡频率97G H z[8];输出功率密度911WΠmm(8G H z)[9];输出功率918W(812G H z,2mm栅宽)[9];G aNΠAlG aN HE MT的工作温度高达750℃[10].312　光电器件主要介绍氮化镓基材料做的发光管(LE D)、激光器(LD)以及光电探测器.31211　发光管(LE D)第一个基于G aN的LE D是20世纪70年代由Pankove等人研制的,其结构为金属-半导体接触型器件.在提高了G aN外延层质量和获得了高浓度p 型G aN之后,Amano等首先实现了G aN pn结蓝色发光管.其后Nakamura等在进一步提高材料质量,特别是大大提高了p型G aN的空穴浓度后,报告了性能更佳的G aN pn结蓝色发光管,其外量子效率达0118%,至少是当时商业SiC LE D的6倍.1994年, Nakamura开发出第一个蓝色InG aNΠAlG aN双异质结(DH)LE D.1995年及其后两三年,Nakamura等人又实现了蓝色、绿色、琥珀色、紫色以及紫外光InG aN 量子阱LE D[11,12],把蓝绿光氮化镓基发光管的发光效率提高到10%左右,亮度超过10个烛光,寿命超过105h.这些LE D的电荧光谱是在室温、20mA直流偏置电流条件下测量的.对于发射峰值波长分别为370nm、450nm和520nm的紫外、蓝色和绿色InG aN S QW LE D,典型外量子效率分别是715%(紫外光)、1112%(蓝光),1116%(绿光).发射最短波长的LE D 是用AlG aN作有源区的LE D,其发射波长为350nm.亮度超过10烛光的高亮度蓝光、绿光、黄光(600nm)发光管早已商品化.蓝色和绿色LE D的发光效率分别为5lmΠW和30lmΠW.与之相对照,红色AlInG aP LE D的发光效率为20—30lmΠW.常规的白炽灯的发光效率约为20lmΠW.组合蓝色、绿色和红色LE D,可以制备发光效率为30lmΠW的白光LE D,它差不多与常规的白炽灯的发光效率相同.这种LE D的寿命长过105h,这比灯泡寿命长得多.因此用氮化物的蓝色和绿色LE D以及AlG aInP基红色LE D取代常规白炽灯泡能节省能量和资源.有人计算一个轿车约需1000个发光管用于照明和指示灯.实际上已有用蓝色、绿色InG aN S QW发光管和G aAlAs或AlG aInP红色发光管做成的户外大屏幕彩色显示屏和用InG aN单量子阱绿色发光管做成的交通信号灯.据说一大公司不再做大的阴极射线管而改用发光管系统.31212　激光二极管(LD)第一个氮化镓基材料激光二极管是1995年12月研制成的电脉冲G aN-InG aN多量子阱(MQW)激光二极管(LD).发光区是由215nm厚的In012G a018N层和5nm厚的G a0105In0185N层交替重叠26次而成.类似结构就是所谓多量子阱(MQW)结构.G aN和Al0115G a0185N分别作为波导层和夹层.电脉冲的占空比是011%.阈值电流密度为410kAΠcm2.在阈值时的电压高达34V,这主要是p型电极的高阻所致.该发光管发射波长是417nm.该激光器的谐振腔镜面是用反应离子刻蚀形成的,因为难以解理蓝宝石衬底.刻蚀的镜面比较粗糙(约为500A).一年后,第一个氮化镓基电注入室温连续波(CW)激射器又由Nakamura等使用脊形波导结构成功地实现了.这个CW-LD的寿命很短,随后很快加长了.仅用一年时间,到1997年底时,Nakamura等报道了寿命估计达10,000h的激光器[6].发射390—430nm波长的相干光,蓝光激光器的阈值电压为4—5V.该激光器长在E LOG衬底上.做在SiO2掩膜区没有位错的G aN上的LD的阈值电流为48mA,相当于电流密度217kAΠcm2.而做在有高密度T D的窗口区,它的阈值电流密度是415—9kAcm-2,比做在SiO2掩膜区上的高得多.该LD的夹层使用调制掺杂超晶格结构(MS-S LS),MS-S LS结构是由215nm非掺杂的Al0114G a0186N层和215nm厚n型或p型G aN层交替重叠120次而成.使用这样的结构的目的是为了避免使用厚的AlG aN夹层,因为厚的AlG aN外延层会发生龟裂.其中G aN层的导电类型与MS-S LS所替代的夹层导电类型一致.所有这些发光器件有源区都使用InG aN而不是用G aN,这是因为使用G aN做有源区难以实现高效发光器件.在有源区含少量In 的UV LE D(发射波长370nm)的输出功率比那些有源区不含In的LE D(发射波长367nm)的输出功率高约十倍.因此高功率的LE D使用InG aN而不是使用G aN做有源区.这些LE D和LD有源区含有大量穿透位错(T D),从1×108cm-2到1×1012cm-2.这些位错来自于G aN和蓝宝石衬底之间的界面,是由大到16%的晶格失配造成的.尽管有这么多的位错,In2 G aN基LE D和LD的发光效率却比通常的Ⅲ-V化合物(AlG aAs,AlG aInP)高得多.实验结果表明,发光几乎不受T D多少的影响.T D只是被认为是减少了发光区的体积.似乎InG aN层的In组分起伏或相分离对InG aN基LE D或LD的发光起关键作用.在In2 G aN膜生长过程中,由于InG aN的相分离造成局域能态[13].当电子和空穴被注入到该LE D的InG aN阱中时,在它们被大量穿透位错(T D)引发的非辐射复合中心俘获之前,被局限在这些局域能态中.这些局域态等效于受三维空间限制的所谓量子点.如果InG aN层中由InG aN相分离造成的势能起伏确定的载流子的扩散长度小于缺陷间隔,那么器件的发光效率就不受T D的影响[14].31213　探测器氮化镓基UV探测器有单层光电导型和光伏型器件.光导型探测器比较简单,只使用一个单层外延材料.光伏型探测器工作无须偏压(低功耗),阻抗高,暗电流低,响应快.光导探测器是由表面带有指状电极的一个未掺杂或轻掺杂的外延层构成.在半导体中的光吸收产生电子空穴对,电子空穴被偏压电场扫出来,形成正比于光子流量的电流.氮化镓基光伏器件比光导型探测器响应快得多,可用G aN或AlG aN材料的肖特基结或p-n结形成.在过去几年中,G aN基UV探测器有了很大的进展[20].UV探测器的需求主要来自导弹探测和跟踪系统上的应用.为此,研究指向截止波长较短(280nm)的探测器,并且从研制单个元件到研制二维聚焦平面.向短波移动将要求高Al组分AlG aN的p型掺杂.由于导弹跟踪的低信号的要求,必须发展雪崩二极管(APD)以产生大的增益.关键是减少漏电流(特别是在高电压时).探测器结果显示,主要的影响因素是G aN外延层中很高的位错密度.发展晶格比较匹配的衬底可能会明显改善探测器性能.。

氮化镓基紫外与深紫外led关键技术氮化镓基紫外与深紫外（UVA和UVB）LED是一种新型的光电器件，具有绿色环保、高效节能、长寿命等优点，被广泛应用于紫外线照明、激光显示、医疗诊断、水净化等领域。

而要实现高效、稳定、可靠地工作，关键技术是不可忽视的。

首先，关键技术之一是材料。

氮化镓是制备UVA和UVBLED的主要材料，其物理、化学、光电性质的优化是实现高效发光的关键。

通过合理控制材料的添加、掺杂、合成方法等，可以提高材料的载流子浓度、电子传输速率以及提高光电转换效率。

其次，关键技术之二是器件结构设计。

UVA和UVB LED的器件结构设计会直接影响其发光效率和稳定性。

在器件结构设计中，要合理选择电极材料，优化电极形状和尺寸，提高电极与材料之间的接触性能。

此外，还要考虑器件的热管理，采用有效的散热材料和散热结构，确保器件在高功率工作条件下的稳定性。

除了材料和器件结构设计外，还需要重点关注封装技术。

封装技术在保护LED芯片、提高光输出效率和可靠性方面起着重要作用。

合适的封装材料和封装工艺可以提供良好的抗氧化、防潮、抗紫外线辐射等性能，从而延长LED的使用寿命。

另外，关键技术之四是芯片制备技术。

芯片制备技术是制造高性能UVA和UVB LED的核心工艺之一。

从晶体生长到薄片分离、薄片切割、背面抛光等关键步骤，都需要精确控制工艺参数，确保材料的质量和芯片的性能。

此外，还要注重驱动电路设计和优化。

驱动电路的设计直接关系到UVA和UVB LED的电流和电压的稳定性，以及亮度和色温的调节。

合理设计驱动电路，能够提高LED的效率、稳定性和可靠性。

最后，还需要关注工业化的实现。

要将氮化镓基紫外与深紫外LED广泛应用于实际生产中，需要解决一系列的工艺和设备问题。

在产业链的各个环节中，需要建立完善的制造工艺流程，开发相关的设备和工具，实现大规模的生产和应用。

总之，氮化镓基紫外与深紫外LED的关键技术涵盖材料、器件结构设计、封装技术、芯片制备技术、驱动电路设计和优化等多个方面。

北京Ｔ业人学Ｔ学博Ｉ学｛々论文
ＬａｎｌｃｅＣｏｎｓｔａｎｔ（Ａ）
图３－１ＩＩＩ族氮化物、常用衬底和传统半导体材料的带隙、晶格常数对比
Ｆｉｇ．３－１．ＴｈｅｂａｎｄｇａｐｓｏｆＩＩＩ—ｎｉｔｒｉｄｅｓ．ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｃｏｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒ
ｎｉｔｒｉｄｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｔｓｖｓ．ｔｈｅｉｒｌａｔｔｉｃｅ
ｃｏｎｓｔａｎｔｓ．
由于ＧａＮ材料具有大的离子性，通常ＧａＮ基材料的热力学平衡相为六方密堆积，即纤锌矿结构。

其主要结构参数列于表３一ｌ眦“酬
３．Ｌ２ＧａＮ基材料的光学特性
图３—２典型ＧａＮ薄膜的ＰＬ谱图惭１给出了ＧａＮ及其ｎ、Ｐ型掺杂的典型ＰＬ光谱。

对掺杂特性的光谱研究以及掺杂浓度的影晌进行讨论，是材料生长方面的重要内容，特别是对用于器件制作的材料生长，例如，对用于紫外探测器制作的材料，要求其紫外光响应度／可见光响应度（ＵＶ／Ｖｉｓ）比要尽量大，从而保证探测器的灵敏度和分辨率，而ＧａＮＰＬ谱中的黄光峰无疑会降低Ｕ、，／Ｖｉｓ比，因此如何降低材料的ＰＬ谱黄光峰，就成为提高紫外探测器性能的重要研究工作。

３．１．３ＧａＮ基材料的杂质及其掺杂
ＧａＮ材料的缺陷分为三类：本征缺陷（Ｎａｔｉｖｅｄｅｆｅｃｔｓ），浅施主缺陷（Ｓｈａｌｌｏｗｄｏｎｏｒｓ）以及受主缺陷（Ａｃｃｅｐｔｏｒｓ），前者主要由材料生长过程中的本身特性决定，后两者则主要与杂质掺杂有关。

氮化镓基雪崩探测器暗电流机制的仿真研究作者：孙佳佳牛壮汤孟蒙开胜葛张峰余晨辉来源：《大学教育》 2017年第12期［摘要］暗电流是影响氮化镓（GaN）雪崩光电探测器性能的一个关键性因素。

课题组通过工具软件Sentaurus?鄄TCAD对GaN基雪崩探测器暗电流机制进行了仿真研究，对其暗电流的主要机制：扩散电流、复合电流、隧穿电流、雪崩倍增电流以及表面复合电流进行了总结与分析。

将仿真得到的雪崩探测器暗电流特性与实验数据进行对比，发现它们具有很好的吻合性，为学生对GaN探测器暗电流特性的学习和仿真研究提供参考和借鉴。

［关键词］器件模拟仿真；GaN基雪崩探测器；暗电流机制模型［中图分类号］Ｇ６４２［文献标识码］ A ［文章编号］2095-3437（2017）12-0042-05目前，紫外探测技术在民用和军事领域的需求越来越高，并成为继红外和激光技术之后又一军民两用的光电探测技术。

[1]高灵敏度的紫外探测器以及紫外探测器材料因而也逐渐成为研究的热点。

GaN基材料由于其具有很高的熔点以及较好的化学稳定性，成为在恶劣环境下工作的器件材料。

此外通过改变其三元合金AlGaN中的Al组分，可以实现禁带宽度的调节（3.4eV~6.2eV），覆盖200nm以上的紫外波段，这使得GaN成为理想的紫外探测器材料。

[2]GaN基探测器由于其工作原理和结构的不同又分为：MSM型、PIN型和SAM型等，其中目前使用较为广泛的PIN探测器结构如图1所示。

影响光电探测器性能的因素有很多，探测器在没有光照时，其内部由于热电子发射等原因也会产生自由载流子，它们能够在电场的作用下形成电流，这种在无光照时产生的电流称为暗电流。

[3]器件的暗电流是一种噪声信号，也是影响探测器性能的一个主要因素[4]，因此为了提高光电探测器性能，需要对暗电流机制进行深入的研究。

一、器件结构和材料参数在Sentaurus?鄄TCAD软件的器件结构编辑模块中创建背照射型GaN p?鄄i?鄄n探测器器件模型。