光和电注入变带隙AlGaAs/GaAs负电子亲和势阵列阴极理论建模和结构特性分析

为了使具备光和电注入AlGaAs/GaAs负电子亲和势(NEA)阵列阴极获得较高的发射电流效率,基于变带隙发射阵列中电子输运的二维连续性方程,利用有限体积法进行数值求解和仿真,得到发射电流和发射电流效率.通过仿真得到既适合光注入又合适电注入的各层最佳参数范围.结果表明,选择占空比为2/3的阵列微纳米柱,获得光注入阴极的最佳入射光角度范围为10°—30°;光注入(电注入)情况下P型变带隙AlGaAs层阵列微纳米柱高度范围为0.3—0.6μm(0.1—0.3μm),N型变带隙AlGaAs层、N型AlGaAs层以及P型AlGaAs层最佳厚度范围分别为0.5—2.5μm(2—3μm),0.5—1.0μm(0.8—1.2μm)和0.2—0.5μm(0.1—0.3μm);P型AlGaAs层和N型AlGaAs层最佳掺杂浓度范围分别为5×10^(18)—1×10^(19) cm^(-3)(1×10^(18)—5×10^(18) cm^(-3))和1×10^(18)—5×10^(18) cm^(-3)(5×10^(17)—1×10^(18) cm^(-3)).光注入下发射电流效率最大为35.04%,单位长度最大发射电流为10.3 nA/μm;电注入下发射电流效率最大为31.23%,单位长度最大发射电流105.5μA/μm.

GaN/AlGaN量子阱紫外-红外双色集成光电探测器

本文设计了一种P型的GaN/AlGaN量子阱紫外-红外双色集成光电探测器结构,该结构工作在室温、零偏压下。先使用Silvaco TCAD软件对其进行光学特性仿真得到其光谱响应曲线;再对设计结构进行实物生长和表征分析;接着对其进行分光光度计测试;最后完成光电探测器器件的制备和光谱响应测试发现制备的器件在253.7nm光波段下的光谱响应值达到8.47mA/W,在可见光波段具备“日盲”特性,在780nm处有一响应值,约为0.013mA/W,而后随着光波长的增加,光响应减弱,与光学仿真结果趋势基本一致。

NEA GaN基双色集成光电阴极的理论模型与结构优化

本文设计了一种负电子亲和势Ga N基光电阴极量子级联结构的紫外-红外双色集成探测器模型,通过Nextnano与Silvaco TCAD软件研究光电阴极的量子级联层周期数、势阱层厚度、传输层Al组分、光照角度以及光进入阴极方向等。优化后的仿真结果表明:量子级联层10~20周期,p-GaN势阱层厚度为2nm,传输层Al组分为0.4,红外波段光照角度范围为120°~130°时器件探测性能好。紫外波段响应峰值波长300nm,响应度约为52.97mA/w;红外波段响应峰值波长在1.4μm~1.6μm之间,响应度约为3.92~3.96mA/w。同时仿真显示该光电阴极反射式性能优于透射式。

高Al组分AlGaN/AlN/GaN量子级联结构的MOCVD外延研究

阐述高Al组分差的GaN/AlN/AlGaN量子级联紫外-红外双色探测结构的设计,并用MOCVD外延实现过程。通过MOCVD监控分析GaN/AlN/AlGaN量子级联结构生长状况,发现外延AlGaN层的整体Al组分偏低。随后用SEM观测样品表面形貌存在凸起,从截面测量各个结构厚度符合设计,用Cary7000分光光度计测试得到279nm以及1 700~1 900nm双色吸收峰。