溅射压强对MoZnO光电晶体管性能的影响

采用射频磁控溅射法在表面长有SiO2绝缘层的P-Si片上沉积MoZnO薄膜,并制作成光电晶体管,研究了不同溅射压强对MoZnO薄膜及器件性能的影响.实验结果表明,当溅射压强为10 mTorr时,MoZnO薄膜的晶粒尺寸最大,结晶程度最好,其在可见光区域的平均透过率均在95%以上.随着溅射压强的提高,MoZnO薄膜的光学带隙逐渐变窄.在10 mTorr溅射压强条件下MoZnO TFT的电学性能最佳,其电流开关比达到了3.43×10^(7),亚阈值摆幅为0.983 V/dec,该器件也可应用在对波长为254 nm的光探测上,其响应度、探测度和灵敏度可分别达到21.5 A/w,2.9×10^(12)Jones和1.9×10^(7).

有源层厚度对MGZO光电晶体管性能的影响

室温情况下使用射频磁控溅射设备在100 nm的P型单抛热氧化SiO_(2)上生长镁镓掺杂氧化锌(MGZO)薄膜,并制备成光电晶体管器件.分析MGZO薄膜生长过程中不同有源层厚度对薄膜及器件的影响.使用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜厚度、表面形貌分析薄膜质量,通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)表征样品的可见光透过率分析其光学特性,使用X射线衍射仪(XRD)分析MGZO薄膜组分.实验结果表明,不同有源层厚度的MGZO薄膜在可见光区域的平均透过率均在95%以上.当有源层厚度为40 nm时MGZO器件的电学性能整体达到最佳,迁移率为8.67 cm^(2)·V^(-1)s^(-1),阈值电压为1.0 V,亚阈值摆幅为0.926 V·dec^(-1),开关电流比达到5.28×10^(7).

光电晶体管反向击穿特性研究

由于特殊的应用场景,光电晶体管与普通晶体管在性能参数和结构设计上存在较大差异,在器件设计时需要兼顾各项参数的影响。通过理论及仿真计算结合实验流片,归纳出工艺过程中影响NPN光电晶体管反向击穿的几种因素,包括掺杂浓度、结深以及放大倍数等,进而提出了可以提升光电晶体管耐压的工艺改进措施,实现了发射极反向击穿电压提高约20%,集电极-发射极反向击穿电压超过400 V。

高灵敏度穿通型异质结光电晶体管

报导了一种带有独特隔离环结构的宽禁带发射区平面穿通型光电晶体管（ＧＲ－ＰＴＨＰＴ），在弱光信号下具有高灵敏度。器件工作时基区全部耗尽，基极电流基本为零，输出噪声电流大大下降，使光电增益提高了一个量级以上。已研制成的ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ穿通型光电晶体管（发射极直径φ＝４μｍ）。在５Ｖ工作电压下，对０．８μｍ，１．３ｎｗ和４３ｎｗ弱光的光电增益分别为１２６０和８１０８。折合到输入端暗电流为０．８３ｎＡ。

基于CVD法制备的单层二硫化钼的光电晶体管特性研究

二硫化钼(MoS_2)优异的理化性能在光电晶体管领域的应用具有极大潜力。文中研究了化学气相沉积法(CVD)法生长的MoS_2薄膜制备的光电晶体管的性能。随着光照强度的增加,光电流也随之增加,但幅度逐渐下降,由于其价带上的电子极易吸收能量跃迁到导带从而产生光电流,但最终会达到响应饱和状态。对基于二硫化钼光电晶体管性能的研究有助于二硫化钼材料在光电传感器上的应用。

达林顿硅光电晶体管的光放大特性

通过提高达林顿硅光电晶体管的光电灵敏度， 并用１２Ｖ、０２５Ａ 的小灯泡作为输出发光元件， 在２６５μＷ （即９０ｌｘ） 的红光照射下， 器件可输出光电流１００ｍ Ａ 以上， 输出光功率为２０００μＷ 。

硅NPN型红外光电晶体管输出光电流及线性度的研究

利用TCAD半导体器件仿真软件详细地分析了在不同上表面非金属接触区域复合速率（FSRV）、光强（Pin）及光照基区横向宽度（SBL）的情况下，硅NPN红外光电晶体管输出光电流（IL）及输出光电流线性度的变化特点和规律。仿真结果表明：当SBL一定时，随着FSRV的增大，在不同Pin的情况下，光电晶体管的IL均减小。当FSRV较小（50—5000cm／s）时，不伺Pin情况下光电晶体管的IL差别较小。当FSRV较大（〉5000cm／s）时，随着FSRV的增大，不同Pin情况下光电晶体管的IL显著降低。当FSRV一定时，随着SBL的增大，不同Pin情况下光电晶体管的IL均有不同程度的增大。随着SBL和Pin的进一步增大，不同FSRV情况下的IL均逐渐趋于饱和状态。当SBL一定时，FSRV越小，IL进入饱和状态所对应的临界Pin越小。当FSRV一定时，SBL越大，IL进入饱和状态所对应的临界Pin越小。

红外光电晶体管结构参数优化及温度稳定性研究

基于非等温能量传输模型,利用TCAD半导体器件仿真软件对红外光电晶体管外延层电阻率、基区表面浓度和基区宽度参数进行优化设计。根据不同环境温度情况下AlGaAs/GaAs发光二极管的发光强度,深入分析了光电晶体管结构参数对不同环境温度下电流传输比及其温度变化率的影响。仿真结果表明:减小基区表面浓度和基区宽度有利于提高电流传输比的温度稳定性。相比于高温情况,低温下不同发射区表面浓度情况下的电流传输比温度变化率几乎相同。虽然发光二极管的光强随着温度的升高而降低,但是光电晶体管集电极电流始终低于发生大注入效应时的临界集电极电流,导致随着温度升高,光电晶体管电流传输比随之增大。

全离子注入锗光电晶体管的研制

采用锗材料研制出了工作在 1.55μm波长的全离子注入光电晶体管 .选用 (12 0 keV ,2 .5× 10 12 cm- 2 ) +(2 6 0keV ,5× 10 12 cm- 2 )的硼注入和 16 0keV ,5× 10 14 cm- 2 磷注入 ,6 50℃ 15s快速退火 ;采用聚酰亚胺作为钝化膜以及台面结构 .NPNGe光电三极管的hFE=4 0～ 180 .在波长为 1.55μm、功率为 0 .7μW的光照下得到了 4 0 A·W-

光照区域结构参数对硅光电晶体管性能的影响

利用Silvaco-TCAD半导体器件仿真软件,全面系统地分析了光照区域结构参数对硅NPN型红外光电晶体管光电转换特性的影响。仿真结果表明:厚度为240 nm/130 nm的SiO_2/Si_3N_4双层减反射膜在特征波长(λ=0.88μm)处具有最优的光吸收效果和峰值光响应度(RM);为满足器件对红外波段的有效吸收和响应,外延层厚度应选择为55~60μm;提高外延层电阻率虽可增大集-射击穿电压(BVCEO),但较高的外延层电阻率同时会降低红外波段光谱响应度;为了获得较高的红外光谱响应度,同时抑制可见光波段的响应,光照区域基区表面浓度应选择为5×1019cm^(-3),结深应选择为2.5μm。

异质结光电晶体管增益特性分析

从理论上分析了用宽带隙材料作发射区的ｎ－ｐ－ｎ光电晶体管可提高其发射区注入效率。就ｎ－ｐ－ｎ型光电三极管的增益特性进行了研究。给出了光增益与电增益的关系。

穿通增强型硅光电晶体管的结构及参数优化

为克服各种常用光电探测器件的缺点,对穿通增强型硅光电晶体管进行了结构优化和参数优化。将窄基区穿通晶体管仅在一侧与宽基区光电晶体管复合的传统结构,改进为窄基区穿通晶体管在中间,两侧各复合一个长度减半的宽基区光电晶体管。同时,对不同窄基区宽度下的暗电流、光生电流及光电响应率等随偏压变化的电学性能和光电转换特性进行仿真,得到窄基区宽度最优参数。然后对优化后的器件在不同光强下的光生电流和光电响应率随偏压的变化进行了仿真,分析了器件在不同光强下的响应特性。结果表明,当窄基区宽度为0.6μm时,器件性能折中达到最优,在0.5 V偏压下,器件暗电流仅为1μA;入射光功率密度为10-7W/cm2时,器件响应率高达4×106A/W。

穿通型光电晶体管的直流特性测试

在ｎＷ～μＷ光功率下测试高增益穿通型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ光电晶体管的直流参数：光电灵敏度、光电增益和电流增益。以峰值波长为８３０ｎｍ的ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半导体激光器作光源，经光纤耦合与衰减，得到可变的光功率。测试结果表明，在３～１４Ｖ工作电压下，１μＷ入射光功率时光电增益为７１１３，４０～５０ｎＷ光功率时光电增益为３６９３，高于国内外报道的光电探测器的同类指标。

光窗口对SiGe/Si异质结光电晶体管光响应的影响

分析了不同光窗口位置和不同光窗口面积对SiGe/Si异质结光电晶体管(HPT)光响应特性的影响.光窗口位于发射区时,HPTs吸收路径长,会产生较多的光生载流子,在发射结界面产生较大的发射结光生电压,有利于发射结的电子注入,因此获得较大的集电极输出电流和光增益.当入射光波长为650 nm,集电极电压为2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光增益最大可以达到9.24.光窗口位于基区时,在较大的入射光功率下,HPTs吸收区的光生载流子密度大,光生空穴发生快速驰豫的可能性增加,一定程度上缓解了空穴迁移率低对器件工作速度的限制,提高了光特征频率.当入射光波长650 nm,集电极电压2.0 V,光窗口面积为10μm×10μm时,SiGe/SiHPT的光特征频率可达16.75 GHz.对于能够获得更高光增益光特征频率优值的发射区光窗口SiGe/SiHPTs,当光窗口面积从3μm×10μm到50μm×10μm逐渐增加时,电子在发射结界面的有效注入面积增加从而光增益逐渐增大;同时发射结和集电结的结电容也随之增大,RC延迟时间增长,光特征频率却逐渐减小.光增益·光特征频率优值随着光窗口面积的增加而逐渐提高,但随着面积的增加,光增益·光特征频率优值提高的速率变慢,并有逐渐趋于饱和的趋势.

光电晶体管时间响应的改善

本文从电路结构出发,对改善光电晶体管的时间响应作一分析,介绍一种时间响应短、灵敏度高、输出幅度大、工作稳定的应用电路。 光电晶体管可以大致等效于一个光电二极管和一个普通晶体管的bc结并联,并联的光电二极管特性等同于bc结,如图1所示。所以对于一个确定的光电晶体管,对信号的时间响应与采用的电路结构有很大的关系。

新结构多晶硅发射极光电晶体管

报导了一种以多晶硅作发射极并带有隔离环电极，工作时基区处于穿通状态下的新结构硅光电晶体管．用多晶硅作发射极比同结构单晶硅晶体管的光电增益提高了2倍；隔离环电极极大地提高了器件的灵敏度；穿通型的工作状态提高了器件的增益和响应速度．已研制成的这种新型结构的光电晶体管在10V工作电压下，对0．8μm，0．174μW的光增益达到了3083．

高频硅基光电晶体管SPICE模型的建立及关键参数的提取

硅基光电晶体管在高频通信、自动控制、电力系统领域具有广泛的应用前景.从系统验证和仿真的角度,迫切需要建立光电晶体管的等效电路模型,该模型需要包含电学特性和光学特性.本文提出了一种高频(100MHz~1GHz)硅基光电晶体管的SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)等效模型,包含器件的主要光电特性,通过TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真建立了模型中关键电学和光学参数的提取方法.基于所建立的高频光电晶体管的SPICE模型等效电路进行仿真,所得到的仿真结果能够完整描述光电晶体管的电学特性和光学特性,并验证了模型在器件模拟与电路应用上的可行性,表明本文所提出的SPICE模型和参数提取方法,对于基于高频光电晶体管的系统仿真,具有参考价值.

光电晶体管基区分布电阻的计算

给出了包括解析式外基区电阻和从SEDAN程序计算得到的基区Gummel数在内的内基区电阻的计算.结果表明该电阻与光敏区面积、发射区边长、发射区位置、发射极电流等因素有关.方形光敏区中发射极的最佳位置在中心;光敏区边长对发射区边长的最佳比值是7.578425∶1.这些结果将被用于设计低噪声和高频光电晶体管.

具有高光开关比和高响应度的单根In_(2)O_(3)纳米线紫外光电晶体管

In_(2)O_(3)纳米线由于其独特性质而成为紫外光电探测器的潜力候选者,目前,In_(2)O_(3)纳米线基紫外光电探测器已被广泛研究,但较大的暗电流限制了其进一步应用。本文制备了In_(2)O_(3)纳米线紫外光电晶体管,通过背栅电压的调制作用,器件中的暗电流几乎被全部耗尽,同时,由于光照下的阈值偏移,栅压对光电流的影响较小。最终得到具有高光开关比(1.07×108)和高响应度(5.58×107 A/W)的单根In_(2)O_(3)纳米线紫外光电晶体管,性能明显优于之前报道的In_(2)O_(3)纳米结构光电探测器。本工作促进了In_(2)O_(3)纳米线在下一代纳米光电子器件和集成电路中的应用。