ZnMgO紫外探测器研究现状
ZnO基紫外探测器研究进展

,6/,0 薄膜, 制作出 #, 结型紫外探测器& 在紫外区 域, ,6/,0 : #67) 结型探测器在波长为 ;89 ,< 的光照 下的光响应度为 9& 5 = : >, 同时, 它还保持和增强了 7) 对可见光区域的光响应特性, 因此这种 ,6/,0 : #67) 结型探测器可以适用于紫外和可见光波长区域&
石上生长 /,0 薄膜, 制作出 /,0 肖特基型 A7A 紫 外光探测器& 图 . 为该肖特基探测器的暗电流、 光电 流的 !"# 曲线和器件表面结构的 7TA 图& 5F 偏压和 波长为 ;?H ,< 的光照下, 该探测器有明显的光电流 响应, 其光响应度为 8& 5 = : >, 漏电流大约为 8 ,=& 探测器有一个快的响应时间, 上升时间为 8. ,D, 下 降时间为 59 ,D&
料, 在室温时带隙为 "- "’ 9: , 束缚激子能高达 &%
[ "] Q9: - 738 与 >1=、 [0\ 等其他的宽带隙材料相比
有很高的化学和热稳定性、 更好的抗辐射损伤的能 力、 较低的生长温度、 适合作长寿命器件等优点, 特 别是 738 基三元合金 ]A : 734 V : 8, 随 ]A 组分的变 化, 可以使其带隙在 "- " 9: ( 738) 到 ’- Y 9: ( ]A) 连
738 是一种新型的直接带隙宽禁带半导体材
4! 引言
紫外探测器被广泛的应用于天文学、 燃烧工程、 水净化处理、 火焰探测、 生物效应、 天际通信及环境 [ 4] - 紫外探测技术的关键是研制高 污染监测等领域 灵敏度、 低噪声的紫外探测器- 目前, 已投入商用的 紫外探测器主要有紫外真空二极管、 紫外光电倍增 管、 紫外增强器、 紫外摄像管和固体紫外探测器等, 其中常用的是光电倍增管和硅基紫外光电二极管硅基紫外光电管需要附带滤光片, 光电倍增管需要 在高电压下工作, 而且体积笨重、 效率低、 易损坏且 成本较高, 对于实际应用有一定的局限性- 因此, 人 们开始关注宽带隙半导体紫外探测器- 在过去十年 中, 为了避免使用昂贵的滤光器, 实现紫外探测器在 太阳盲区下 ( $%% —"%% 3Q ) 工作, [0\ 、 金刚石薄膜、 >1= 基和 738 基等宽带隙半导体紫外探测器, 已引 [ $] 起研究人员的广泛重视 -
2024年紫外检测仪市场需求分析

2024年紫外检测仪市场需求分析引言紫外检测仪是一种用于分析和检测物质的紫外光谱的仪器。
随着科技的不断发展和技术的进步,紫外检测仪已经广泛应用于生物化学、环境科学、药物研发等领域。
本文将对紫外检测仪市场的需求进行分析,并探讨其市场前景。
市场规模目前,紫外检测仪市场规模不断扩大。
随着生物技术和医药行业的快速发展,对高精度、高灵敏度的分析仪器的需求不断增加。
紫外检测仪作为一种重要的实验设备,在生命科学研究中得到广泛应用。
据市场研究机构的数据显示,全球紫外检测仪市场规模已经超过XX亿元,并呈现稳定增长的趋势。
市场驱动因素紫外检测仪市场需求增长的主要驱动因素是以下几个方面:1. 生物技术和医药行业发展随着人们对健康的重视程度增加,医药行业得到了快速发展。
同时,生物技术的进步使得疾病的早期检测和治疗成为可能。
紫外检测仪在药物研发和生物分析中发挥着重要作用,受到医药行业的广泛关注和需求。
2. 环境污染治理需求随着全球环境污染问题的日益严重,环境监测和治理成为各国政府关注的重点。
紫外检测仪可以用于监测和测量水质、大气污染物等,帮助相关部门及时发现和解决环境问题。
因此,需求量在环保领域也得到快速增长。
3. 食品安全监测需求随着食品安全问题的频发,人们对于食品的质量安全越来越关注。
紫外检测仪可以用于快速、准确地检测食品中的残留农药、兽药等有害物质,为食品安全提供保障。
这也推动了紫外检测仪在食品行业的需求增长。
市场前景紫外检测仪市场具有广阔的前景和发展空间。
随着生物技术和医药行业的迅猛发展,对高精度、高灵敏度的仪器设备的需求不断增加。
紫外检测仪作为一种重要的分析仪器,将在医药研发、生物分析等领域发挥重要作用。
同时,环境监测和食品安全监测领域对紫外检测仪的需求也将持续增加。
另外,随着技术的进步和创新,紫外检测仪的性能将不断提高,产品的可靠性和稳定性得到进一步加强。
未来,紫外检测仪市场将呈现出不断创新和发展的态势。
结论紫外检测仪市场需求不断增长,受到生物技术和医药行业、环境污染治理和食品安全监测等因素的推动。
ZnO基MSM肖特基型紫外探测器的仿真.doc

ZnO基MSM肖特基型紫外探测器的仿真ZnO基金属-半导体-金属(MSM)肖特基型紫外探测器具有暗电流低、响应速度快、易于集成等优点,在导弹追踪、紫外通信、火灾的探测与报警等军民两用方面具有广阔的应用前景,成为ZnO紫外探测器(UV PD)研究的热门课题之一。
MSM 结构因其叉指电极对入射光的遮光效应,对器件的光电性能产生了一定的负面影响。
合理地选择器件的结构参数,采用不对称及新型电极结构能有效地提高探测器的光电性能。
鉴于国内外紫外探测器的研究现状,本文从物理建模、仿真分析、结构优化等方面出发,通过仿真软件Sivaco中的Atlas对ZnO MSM紫外探测器的光电特性展开了系统的研究,并取得了以下研究成果:首先,基于热电子发射理论,建立了ZnO MSM肖特基型紫外探测器的物理模型。
对金属叉电极宽度度和间距分别为13μm和8μm的器件进行了仿真验证。
结果表明:该结构的探测器在1V偏压时,暗电流值为8.59×10-10A;光电流至少比暗电流大三个数量级;光谱响应峰值为0.066A/W,对应截止波长为370nm,波长在370nm~600nm响应度急剧下降。
且研究了外延层厚度、载流子浓度及电极尺寸等结构参数对探测器I-V特性的影响。
仿真结果表明:其I-V特性受器件结构参数影响较大,外延层厚度0.5μm,载流子浓度1×1015cm-3,电极宽度1.5μm,电极间距2.5μm的探测器在10V 偏压下具有较大的量子效率47.4%,较高的响应度0.141A/W,较高的光暗电流比61174。
其次,仿真结果表明不对称功函数电极有助于降低ZnO基MSM-PD的暗电流。
通过对10V偏压下探测器归一化光暗电流比(NPDR)的研究,得出不对称结构Ag/ZnO/Pd MSM-PD具有最高的NPDR,比对称结构Ag/ZnO/Ag的值大约高一个数量级;同样的方法得出不对称接触面积电极对ZnO基MSM-PD暗电流特性也有抑制作用。
MSM结构ZnO紫外探测器的制备及光电性能研究

第 3期
MS 结构 Z O紫外 探 测器 的制 备及 光 电性 能研究 M n
《基 \l 0 J 0 uJ 0 芑
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通过 对 以上数 据线 性拟 合分 析得 到 了 以下线性
方程 :
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技术 , 紫外 探测 具 有虚 警 率 低 、 隐蔽 性 高 、 需 低 温 无 冷 却 和扫描 、 积小 、 量 轻 等 独 特 优 势 J 已成 为 体 质 , 装 备量 最大 的 导 弹逼 近 告 警 系 统之 一 。另 外 , 民 在 用 领域 , 紫外 探测 器 可 广 泛 应 用 于可 燃 气 体 和 汽 车
具 有极 高 的军 事 价值 . 。仅 就 光 电对 抗 而 言 , 2 J 随
对红 外 和可 见 光 都 不 敏 感 。这 使 得 Z O成 为 光 电 n
探测 器 、 光 二 极 管 ( D) 蓝 紫 光 发 光 二 极 管 激 L 和
( E 等 光 电子器 件 的首 选 材 料之 一 , L D) 尤其 易 于实 现高 性能 的紫 外探 测器 ¨I 。 l ]
刘 大 博
( 北京航空材料研究 院 , 北京 109 ) 0 0 5 摘要 : 采用磁 控溅 射方法 , 在石英衬底上 制备了光 电性 能优 良的 Z O紫外探测 器 。通过 紫外光 电性能测 试 、 n 扫描
电子显微镜 ( E 观察 及 x射线衍射 ( R 分析 , S M) X D) 研究 了 Z O紫外探测 器的光 电特性 。结 果表 明 : n 探测器 的光 电
全透明ZnO紫外光电探测器的室温制备与性能研究.doc

全透明ZnO紫外光电探测器的室温制备与性能研究半导体紫外光电探测器在民用、军事以及商业方面都有着广泛的应用,近年来引起了人们的极大研究兴趣。
ZnO由于其优异的光学以及电学性质,在紫外光电探测器领域有着广泛的应用前景。
全透明是电子产品未来发展的必然趋势,因此本文新提出在价格低廉的普通玻璃衬底上、常温下制备全透明ZnO薄膜,以ZnO紫外光电探测器的制备及其光电性质的研究为中心展开,对ZnO薄膜本身的制备和表征、紫外探测器的制备和表征分别进行了深入的研究。
首先选用磁控溅射法在普通玻璃衬底上制备ZnO 薄膜,利用XRD以及PL分析比较了不同工艺参数下制备的样品的薄膜质量。
先后研究了溅射功率、溅射压强和退火处理对薄膜结晶质量的影响,经过分析比较XRD的特征衍射峰强度、半宽高、晶粒尺寸大小,以及比较PL谱中由缺陷引起的峰的强弱,得出最佳工艺参数。
随后在ZnO薄膜上制备MSM结构紫外光电探测器,探索不同功函数的金属电极、退火与否以及不同的退火气氛、不同的叉指对数对探测器性能的影响,性能测试包括Ⅰ-Ⅴ特性曲线、开关比以及紫外光响应度、紫外可见光抑制比等。
所制备的ZnO紫外探测器的成本低廉,性能良好,在可见光区域透过率高于90%,实现了在普通玻璃衬底上、常温下制备全透明ZnO紫外光电探测器。
在保证紫外光电探测器性能的同时,成本大大减小,所开展的工作对ZnO薄膜在光电领域的应用具有一定的意义。
2024年紫外检测仪市场环境分析

2024年紫外检测仪市场环境分析1. 引言紫外检测仪(Ultraviolet Detector,UV检测器)是一种利用紫外线进行物质检测的仪器。
它通过测量样品在紫外线照射下的吸收、散射、荧光等特性,来分析和判断样品的成分、含量、结构等信息。
随着科技发展和应用需求的增加,紫外检测仪市场正经历着快速增长。
本文将对紫外检测仪市场的环境进行分析,包括市场规模、市场竞争、市场趋势等方面,以便为相关厂商和投资者提供参考。
2. 市场规模分析2.1 市场概况紫外检测仪市场作为化学分析仪器市场的重要组成部分,涉及到生物、医药、环境、食品等多个领域。
目前,全球紫外检测仪市场呈现稳定增长的趋势。
据市场调研数据显示,2019年全球紫外检测仪市场规模达到xx亿美元,并且预计未来几年还将继续增长。
2.2 市场细分根据应用领域的不同,紫外检测仪市场可以分为生物医药领域、环境监测领域、食品安全领域等细分市场。
生物医药领域是紫外检测仪市场的主要应用领域,占据了市场份额的xx%。
环境监测领域和食品安全领域也呈现出稳定增长的趋势。
2.3 市场地区分布紫外检测仪市场在全球范围内都有较好的分布。
目前,北美地区是全球紫外检测仪市场的主要消费地区,占据了市场份额的xx%。
亚太地区和欧洲也是紫外检测仪市场的重要地区,预计未来几年这些地区的市场份额还将继续增长。
3. 市场竞争分析3.1 主要厂商在全球紫外检测仪市场中,主要的竞争厂商包括Thermo Fisher Scientific、Agilent Technologies、Waters Corporation、Shimadzu Corporation等。
这些厂商拥有先进的技术、强大的研发能力和广泛的市场渠道,是市场上的领先者。
3.2 竞争格局紫外检测仪市场竞争激烈,市场上存在着众多的厂商。
竞争主要表现在产品性能、价格、品牌影响力、售后服务等方面。
市场上的竞争厂商不断提升产品性能,推陈出新,以满足不同用户的需求。
2024年紫外检测仪市场前景分析

2024年紫外检测仪市场前景分析1. 引言紫外检测仪是一种用于分析和测量物质的紫外光谱的仪器。
随着科学技术的不断发展,紫外检测仪在生物医学、环境保护、食品安全等领域发挥着重要作用。
本文将对紫外检测仪市场的现状和前景进行分析。
2. 市场现状2.1 市场规模紫外检测仪市场在过去几年呈现出稳定增长的趋势。
根据市场调研数据显示,2019年全球紫外检测仪市场规模达到X亿美元,预计到2025年将增长至X亿美元。
2.2 市场应用领域紫外检测仪广泛应用于生物医学、环境保护、食品安全等领域。
在生物医学领域,紫外检测仪常用于蛋白质、核酸等生物大分子的测量和分析;在环境保护领域,紫外检测仪可用于水质监测和环境污染物的检测;在食品安全领域,紫外检测仪可用于食品成分和质量的检测。
2.3 市场竞争格局当前,紫外检测仪市场存在着较为激烈的竞争。
主要竞争企业包括公司A、公司B、公司C等。
这些企业在产品技术研发、市场推广、售后服务等方面都拥有一定的竞争优势。
3. 市场驱动因素3.1 科技进步的推动随着科技的不断进步,紫外检测仪的性能和精度不断提高,为市场需求的增长提供了技术支持。
3.2 应用领域的扩展随着紫外检测仪应用领域的不断扩展,市场需求也在逐渐增加。
新兴领域如药物研发、基因工程等对紫外检测仪的需求将进一步提升市场规模。
4. 市场前景4.1 市场增长预测根据市场研究机构的预测,未来几年紫外检测仪市场将保持稳定增长。
预计到2025年,全球紫外检测仪市场规模有望达到X亿美元。
4.2 市场发展趋势未来,紫外检测仪市场的发展将呈现以下几个趋势:•技术创新:紫外检测仪将不断引入新的技术,提高仪器的分辨率和灵敏度,满足日益复杂的分析需求。
•应用拓展:紫外检测仪将进一步拓展应用领域,满足新兴领域的需求。
•自动化与智能化:紫外检测仪将趋向自动化和智能化,提高工作效率和数据处理能力。
5. 总结紫外检测仪市场在科技进步和应用领域扩展的推动下,呈现出稳定增长的趋势。
ZnMgO紫外探测器研究现状

ZnMgO紫外探测器研究现状1 引言ZnO是一种直接宽带隙的半导体材料(禁带宽度为3.37 eV),在室温下有很高的激子束缚能(60 meV),外延生长温度低,抗辐射能力强。
通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 eV 到7.8 eV可调的ZnMgO合金,ZnMgO作为优良的紫外光电材料在光电系统中有着广泛的应用,像LED、光探测器和太阳能电池等,特别是紫外光探测器方面的应用。
紫外探测器广泛用于矿井可燃气体和汽车尾气的监测、固体燃料成分分析、环境污染监测、细胞癌变分析、DNA 测试、准分子激光器检测等领域。
在军事上可用于导弹跟踪、火箭发射、飞行器制导以及生化武器的探测。
在现实生活中,用于火灾监测、紫外通信以及紫外线辐射的测量。
随着紫外线的广泛应用,紫外探测器在环保、医学、军事等领域将得到更广泛的应用。
作为一种宽禁带半导体材料,ZnMgO近年来受到了研究人员的广泛关注。
2 ZnMgO紫外光探测器的研究进展ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器的研究主要有美国、日本,印度、南韩等国家,薄膜生长方法以脉冲激光沉积(PLD),分子束外延(MBE),金属有机化学气相沉积(MOCVD),和磁控溅射等为主。
自1998年日本东京技术研究所用PLD方法在蓝宝石(0001)衬底上生长出了Mg组分达0.33的ZnMgO单晶薄膜之后,高Mg组分的ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器研究引起了人们的极大兴趣。
美国北卡罗那州大学,马里兰大学都相继报道了ZnMgO薄膜的生长及光学特性研究;南韩Pohang科技大学采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了Mg组分(0-0.49)连续可调的ZnMgO薄膜,并有X-射线衍射(XRD)谱表明未发生结构分相。
这些结果已远远超过平衡态下Mg在ZnO中的固溶度值≤4%。
以上ZnMgO薄膜大都是在单晶衬底和较高的衬底温度(350-750℃)上生长,而日本Ritsumeikan大学和印度德里大学均采用磁控溅射方法,在不加热的硅和石英衬底上生长出了Mg组分0.42和0.46的ZnMgO薄膜,结果表明薄膜仍未发生结构分相。
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ZnMgO紫外探测器研究现状1 引言ZnO是一种直接宽带隙的半导体材料(禁带宽度为3.37 eV),在室温下有很高的激子束缚能(60 meV),外延生长温度低,抗辐射能力强。
通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 eV 到7.8 eV可调的ZnMgO合金,ZnMgO作为优良的紫外光电材料在光电系统中有着广泛的应用,像LED、光探测器和太阳能电池等,特别是紫外光探测器方面的应用。
紫外探测器广泛用于矿井可燃气体和汽车尾气的监测、固体燃料成分分析、环境污染监测、细胞癌变分析、DNA 测试、准分子激光器检测等领域。
在军事上可用于导弹跟踪、火箭发射、飞行器制导以及生化武器的探测。
在现实生活中,用于火灾监测、紫外通信以及紫外线辐射的测量。
随着紫外线的广泛应用,紫外探测器在环保、医学、军事等领域将得到更广泛的应用。
作为一种宽禁带半导体材料,ZnMgO近年来受到了研究人员的广泛关注。
2 ZnMgO紫外光探测器的研究进展ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器的研究主要有美国、日本,印度、南韩等国家,薄膜生长方法以脉冲激光沉积(PLD),分子束外延(MBE),金属有机化学气相沉积(MOCVD),和磁控溅射等为主。
自1998年日本东京技术研究所用PLD方法在蓝宝石(0001)衬底上生长出了Mg组分达0.33的ZnMgO单晶薄膜之后,高Mg组分的ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器研究引起了人们的极大兴趣。
美国北卡罗那州大学,马里兰大学都相继报道了ZnMgO薄膜的生长及光学特性研究;南韩Pohang科技大学采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了Mg组分(0-0.49)连续可调的ZnMgO薄膜,并有X-射线衍射(XRD)谱表明未发生结构分相。
这些结果已远远超过平衡态下Mg在ZnO中的固溶度值≤4%。
以上ZnMgO薄膜大都是在单晶衬底和较高的衬底温度(350-750℃)上生长,而日本Ritsumeikan大学和印度德里大学均采用磁控溅射方法,在不加热的硅和石英衬底上生长出了Mg组分0.42和0.46的ZnMgO薄膜,结果表明薄膜仍未发生结构分相。
随着ZnMgO薄膜生长的发展,其紫外探测器的进展也很快,首先由美国马里兰大学在2001年利用PLD设备在蓝宝石衬底上实现了MSM结构Zn0.66Mg0.34O光电导型紫外探测器,如图1所示(图1中为308nm、0.1μW紫外线光照射下的响应度随时间的关系曲线)。
该探测器的暗电流在5 V偏压下为40 nA左右,探测截止波长在317 nm,在5V偏压下响应峰值308 nm处的响应度为1200 A/W, 紫外/可见抑制比在4个数量级以上,器件的瞬态响应测量表明该探测器具有快的响应速度,其响应时间的上升沿为8ns,下降沿为1.4μs。
2003年,该研究组又利用Mgx Zn1-xO薄膜横向Mg含量的梯度分布, 成功制成了单片多通道的紫外探测器阵列。
从ZnO到六方Mg0.4Zn0.6O可探测380 nm到300 nm的紫外光,单个探测器响应时间为8 ns。
与传统光波导光栅和薄膜滤光器相比,这种利用连续成分扩展组成探测阵列的单片微型光电探测器具有集成度高、可探测紫外光范围广等特点。
此后该小组又用SrTiO3作缓冲层以克服Si(100)和Mgx Zn1-xO间的晶格及热膨胀失配,异质外延生长立方结构MgxZn1-xO薄膜,基于Mg0.68Zn0.32O/SrTiO3/Si 的光导型紫外探测器对225 nm深紫外光有很好的响应度,其紫外/可见光抑制比大于一个数量级,这是目前报道的基于立方相Mgx Zn1-xO薄膜的探测波长最短的紫外探测器。
他们同时也提出当0.37≤x≤0.62时,Mgx Zn1-xO薄膜处于六角相和立方相共存的不稳定区域。
随后,该研究组又比较了制备在蓝宝石和石英衬底上的Mg0.15Zn0.85O紫外探测器,结果表明,由于生长在蓝宝石衬底上的薄膜具有更好的晶体质量,更少的缺陷,因此其探测器的紫外/可见抑制比(104)要比石英衬底上的(103)高一个数量级。
2005年日本大版科技研究所报道了MBE方法在硅衬底生长ZnMgO薄膜,并获得光响应峰值在300 nm的紫外探测器件,并且发现随着Mg含量的增加,ZnMgO紫外探测器的探测紫外/可见抑制比在逐渐增大,当Mg含量增加到0.34的时候,器件的紫外/可见抑制比达到3个量级,探测截止边已经接近300 nm。
图2为Zn1-x MgxO基紫外探测器光谱响应曲线。
当x值为0、0.1、0.26和0.34时,响应截止边从375nm逐渐蓝移至300nm,响应紫外可见光抑制比由1个数量级增加到3个数量级。
在国内,2007年中科院长春光机所Jiang等报道了一种Zn0.6Mg0.4O基高速光导型紫外探测器,如图3所示。
探测器在320nm处的响应度约为1. 3A/W,10%~90%上升时间和下降时间分别为16ns和250ns。
研究表明,高的薄膜质量对于增强探测器性能有十分显著的作用。
同年,该小组刘可为等采用等离子辅助分子束外延技术,在蓝宝石基底上制备出N掺杂空穴浓度为1×1016cm-3的P型ZnMgO合金薄膜,并以Ni/Au和In作为欧姆接触,首次报道了Zn0.73Mg0.24O同质PN结光电二极管。
探测器响应峰为325nm,6V偏压下紫外可见光抑制比为4个数量级,时间常数为38ns。
2008年刘可为等通过射频磁控溅射方法,采用Zn-Mg0-Zn复合靶材,实现了高温下精确控制薄膜中Mg含量,并在石英基底上外延生长出六方Zn0.6Mg0.4O合金薄膜;以Au为叉指电极制备出MSM结构光导型紫外探测器,其响应峰为270nm, 3 V偏压下暗电流仅为5pA,紫外可见光抑制比大于3个数量级。
2009年Li等采用等离子辅助MBE手段在蓝宝石基底上制备出了p-Mg 0.2Zn 0.8O/ZnO 异质结二极管,开启电压约5V ,响应峰340nm,紫外可见光抑制比R340nm/R500nm 为2个数量级,响应范围从400nm 到320nm 。
2007年,西安交通大学利用激光分子束外延方法在蓝宝石衬底上制备出Mg 0.2Zn 0.8O MSM 光导型紫外探测器,探测器的上升时间仅为14.3 ns ,下降时间为6.5 μs 。
浙江大学自2001年起开展Zn0紫外探测器的研究,采用PLD 方法,以A1为欧姆接触电极,在Si(111)基底上制备出光电导型紫外探测器。
Yuan 等采用磁控溅射方法,以Au 为肖特基接触,在Al/Si(100 )基底上制备出Zn0肖特基二极管。
该研究小组对ZnMgO 三元合金材料也进行了较多研究,生长出高质量的ZnMgO 合金薄膜,Mg 含量为37%(原子分数)时依然为单一相六方纤锌矿结构。
由以上ZnMgO 薄膜材料和探测器件的结果可知,虽然ZnMgO 薄膜中Mg 的组分已很高,但相应的高性能的紫外探测器件还没有报道,比如器件的光响应截止边都长于300 nm, 其主要原因是由于高Mg 组分的ZnMgO 合金薄膜中仍存在结构分相和结晶质量等问题。
3 探测器的主要性能指标3.1量子效率η量子效率的定义是每一个入射的光子所产生的电子空穴对的数目,通常用百分数表示,包括内量子效率和外量子效率。
外量子效率一般用如下公式来表示:inc ph inc ph P h q I h P q I ννη⋅==// (公式1-1) 式中I ph 为平均光电流,q 为电子电荷,P inc 为入射光功率,hv 为相应波长的光子能量(h 为普朗克常数,v 为光的频率)。
外量子效率依赖于很多因素,比如材料的吸收系数和吸收区的厚度等,)1(t ext e αη--∞ (公式1-2)式中α为材料的吸收系数,t 为吸收区的厚度。
一般来说,外量子效率依赖于材料的吸收系数,而吸收系数又是波长的函数,因此外量子效率也依赖于光的波长。
3.2 暗电流I d探测器在紫外光照射下产生的电流信号由光电流和暗电流两部分组成,而在无紫外光照射的情况下,探测器表现出的电流为暗电流。
研究表明,当频率不是很低时,探测器散粒噪声的影响将大于热噪声和低频噪声1/f 的影响,噪声电流均方值主要取决于I d 。
因此,通过掺杂、退火等手段可以增强薄膜的电阻率,降低器件的暗电流,进而提高探测器的信噪比。
3.3 响应度R探测器的响应度定义为单位面积上每瓦特的入射光功率产生的输出电流密度,即光生电流和紫外光的照射功率的比值,单位为A/W ,phinc I q R P h ην== (公式1-3) 式中为I ph 平均光电流,P inc 为入射光功率,η为量子效率,hv 为相应波长的光子能量(h 为普朗克常数,v 为光的频率),因此响应度的意义是投射到光敏器件上的单位辐射功率所产生的光电流。
如果把光的频率换算成光的波长,上式也可以写成:qR hc ηλ= (公式1-4)其中λ为被探测的光波长,c 为真空中光的速度。
当探测器的光谱响应与光源光谱匹配越好时,探测器的响应度也越高。
紫外探测器的光谱响应图谱表明,探测器的响应曲线还同时向峰值响应波长的长波和短波两个方向扩展。
当探测器薄膜中存在成分起伏或杂质和缺陷时,长波长的紫外光可以把这些缺陷能级中的电子激发到导带中去,使探测器的响应曲线向长波方向发展。
对于短波长紫外光,由于其具有更大的能量,薄膜吸收系数较高,使探测器在短波方向上也会产生响应。
但由于薄膜表面产生的光生载流子浓度很高,复合速率急剧提高,使探测器的短波响应度大大降低。
3.4 响应时间τ研究表明,MSM 光导型紫外探测器的10%~90%下降弛豫时间慢于相应上升响应时间,与光生空穴载流子的寿命有很大关系。
当关闭光照后,在外电场作用下,n 型Zn 1-x Mg x O 薄膜中产生的光生电子和空穴分别向正负电极运动。
在漂移过程中,由于少数载流子陷阱作用,空穴易被薄膜中缺陷或杂质所形成的此类陷阱所捕获。
故当电子到达正极消失时,留在空穴陷阱内的空穴会将负极中的电子感应出来,并在电场作用下开始向正极移动。
如此循环,直至陷阱中的空穴移动到负极消失。
因而,空穴载流子寿命的增加造成探测器的下降弛豫时间变长。
可以看到,一方面由于空穴寿命的增加造成探测器响应时间变长,另一方面由于载流子数目的增多使探测器的响应度得到很大提高。
此外,由于合金薄膜表面固有的缺陷以及探测器制备过程可能对薄膜表面造成的损伤,氧分子的吸附和光解析也是影响探测器响应速度的重要因素。
当合金薄膜表面吸附氧分子后,由于氧电负性较高,可束缚薄膜中的自由电子。
在紫外光照射下,部分氧分子吸收光子后从表面脱附,同时释放自由电子,使载流子浓度提高。
由于此过程相对光生载流子的产生复合较为缓慢,因而使探测器的响应时间大大延长。
3.5 噪声等效功率NEP 和探测灵敏度D *噪声等效功率是信噪比为1的探测器探测到的最小辐射功率。