空间用紫外探测及AlGaN探测器的研究进展

文中介绍了与空间应用有关的紫外探测。首先,介绍了美、欧等西方国家在空间天文以及行星、卫星探测等方面多年来的紫外应用情况,包括卫星探测器上搭载的紫外有效载荷;然后,评述了目前在空间使用的紫外探测器状况,以及在未来的空间应用中极具发展潜力的A lGaN紫外探测器;最后,对A lGaN紫外焦平面探测器国内外近年来的研究进展进行了阐述。

Ⅲ族氮化物紫外探测器及其研究进展

文中简单介绍了紫外波段光电探测的基本特点,包括各波段特点、大气吸收等,并粗略介绍了紫外探测的部分应用。然后对Ⅲ族氮化物宽禁带紫外探测器材料体系的研究进展进行了回顾,重点介绍了包括P型材料的制备、金属半导体接触、材料的蚀刻等方面;最后,对国内外近期的紫外探测器特别是紫外焦平面器件的研究进展作了一些评述。

新型的AlGaN/PZT材料紫外/红外双波段探测器

提出了一种可以同时同位置探测紫外和红外信号的新型探测结构,分析了该结构的合理性,并对器件工艺进行了设计、分析和验证,制备出了AlGaN/PZT原型器件。该结构以AlGaN多层材料和PZT复合薄膜为基础,利用AlGaN宽禁带半导体的本征吸收和铁电薄膜的热电转化功能,实现对紫外和红外信号的电学响应。对该结构中各膜层的透射和吸收进行了测试和分析,在小于6μm的光谱测试范围内,宝石衬底的透过率约为80%,而AlGaN多层外延结构和多孔SiO2隔离层都对红外光吸收很少。结果证明:该结构可以实现不同吸收层对入射光束不同波段的吸收。以AlGaN器件工艺和溶胶-凝胶法制备PZT膜层为基础,研究了器件工艺,并最终研制出了首个AlGaN/PZT探测器件。

高Al含量AlGaN多层外延材料的应变与位错密度研究

文中利用X射线三轴衍射测试手段对高A l(x≥0.45)含量p-i-n结构的A lxGa1-xN外延材料进行测试,并结合倒易空间图(RSM)和PV函数法对A lxGa1-xN外延材料进行评价。首先通过对RSM的定性分析,给出多层外延材料中不同A l组分A lxGa1-xN材料的应变状态和位错密度等信息,然后结合PV函数法拟合了从RSM中分离出的摇摆曲线,通过拟合过程准确地计算了多层结构中不同组分的A lxGa1-xN材料的纵向和横向应变量与螺位错密度,测试及计算结果都表明:多层p-i-n结构的A lxGa1-xN外延材料的应变与位错密度与单层结构相差较大,表明层与层之间的应变和位错相互作用对各层的应变的位错密度有重要的影响。

两种结构GaN基太阳盲紫外探测器

分别在金属有机化学汽相沉积（MOCVD）生长的i-Al0.33Ga0.67N／AlN／n-GaN和p-Al0.45Ga0．55N／i—Al0.45Ga0.55N／n＋-Al0.65Ga0.35N的异质结构上，成功研制了太阳盲区的肖特基型和PIN型紫外探测器。研究结果表明，Au与i—Al0.33Ga0.67N形成了较好的肖特基结，响应波长从250—290nm，峰值（286nm）响应率约为0．08A／W；PIN型紫外探测器的响应波长从230～275nm，峰值（246nm）响应率约为0．02A／W。

超长线列红外探测器杜瓦组件辐射热评估方法研究

超长线列红外探测器杜瓦组件大多采用桥式结构力学支撑,利用多点柔性冷链实现冷平台温度均匀。杜瓦组件结构复杂,利用传统辐射热公式计算相对困难。本文针对两种结构的8000元超长线列杜瓦组件,先用ANSYS有限元模拟出两种杜瓦的温度场并提取出辐射热;然后设计实验测试杜瓦内12个典型位置温度,验证了温度场准确性。同时基于材料的热导率和温度梯度计算热流,从而间接计算出辐射热。研究结果表明,有限元仿真辐射热与实验计算辐射热误差在2%左右。

高Al组分AlGaN的ICP干法刻蚀

初步研究了采用C l2/Ar/He等离子体对MOCVD生长的背照射A l0.45Ga0.55N材料的ICP干法刻蚀工艺。采用离子束溅射生长的N i作为刻蚀掩模,刻蚀速率随ICP直流偏压的增加而增加。采用传输线模型测量了刻蚀前后A lGaN材料方块电阻的变化,分析了干法刻蚀电学损伤与直流偏压的关系。用扫描电镜(SEM)观察了不同直流偏压下刻蚀台面形貌,并对其进行了分析。

P型氮化镓表面的X射线光电子能谱研究

文章研究了P型氮化镓材料表面自然氧化,故意氧化以及盐酸处理等三种不同情况下的X射线光电子能谱(XPS)。结果发现800℃下在空气中故意氧化6m in后,P型氮化镓材料表面的镓(Ga2p3/2)峰出现较大移动,向高能端移动了0.88eV(与盐酸处理的样品相比),O1s峰向低能方向移动了0.9eV,且镓氮原子含量比最大;在空气中自然氧化和盐酸处理的两个样品峰的移动很小,各个峰的移动大约在0.1eV左右,但是用盐酸处理后的样品的含氧量有所下降,且盐酸处理的样品的镓氮原子含量比最小,镓氮的原子含量比小有利于形成镓空位,而镓空位是受主,这样镓氮原子含量比越小越有利于形成P型氮化镓欧姆接触。

航天红外探测器温度循环自动控制系统

由于航天工程的需要,为了对航天用红外探测器进行环境应力筛选并研究器件在高低温循环过程中的失效机理,本文提出了一种基于单片机控制的温度循环试验自动控制系统。单片机根据输入的温度传感器信号控制电机运行,实现所考核器件在高低温环境之间的循环运动。器件的监测系统由计算机和数据采集卡组成,通过LabVIEW编程实现。设备在实际应用中运行稳定,能够满足工程要求。

高Al组分AlGaN及其光导器件

在蓝宝石(0001)衬底上采用金属有机化学气相淀积(MOCVD)方法生长了掺Si的n型A l0.45Ga0.55N外延层,透射光谱表明材料对280nm以前紫外光显著吸收;双晶摇摆曲线表明材料存在大量缺陷。用此材料制作了光电导探测器,结合材料讨论了持续光电导效应的产生机理。

"神舟3号"上生长Cd_(1-x)Zn_xTe晶片Zn组分分布的显微荧光研究

用显微荧光(μPL)方法对在我国"神舟3号"上空间生长的CdZnTe晶片中Zn组分分布的研究。对晶片的单晶"壳"区及未完全熔化的"芯"区中的小结晶区域进行了逐点PL测量.对测得每点的PL谱进行了拟合,得到测量点的禁带宽度参数Eg,其分布对应于CdZnTe中Zn的组分分布。测量结果给出了空间生长品片Zn组分布的变化趋势和统计规律.作为比较,测量并分析了一块采用相同方法在地面生长的CdZnTe 晶片。

用低温Raman散射光谱研究不同处理的CdZnTe表面

利用低温Raman散射光谱分析 ,比较了 4种典型处理的Cd0 .96Zn0 .0 4 Te表面声子散射信号和表面元素沉积的变化。对 2 2 0 90cm- 1的反斯托克斯分量进行分析得出 ,BM液腐蚀后的表面晶格完整性最好 ;LB液处理有利于进一步改善表面粗糙度和表面漏电流 ;离子轰击的表面缺陷多 ,质量差 ,但对制备良好欧姆接触的电极有现实意义。实验证明Raman散射光谱对于探测表面上元素的沉积和分析表面质量的变化 ,进而优化表面处理工艺十分有效。