基于二维材料的快速响应金属-半导体-金属结构光电探测器研究进展 被引量：7

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作者 何嘉玉 陈克强 +6 位作者 冀婷 石林林 冯琳 李国辉 郝玉英 张晗 崔艳霞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期745-762,共18页

快速响应光电探测器在光通信、高速摄影、生物医学成像等领域有广泛的需求。目前,市场上应用的快速响应光电探测器大多基于硅、砷化镓等传统的无机半导体材料,但是其制作工艺复杂、成本较高,并且机械灵活性差。以石墨烯、二硫化钼为代... 快速响应光电探测器在光通信、高速摄影、生物医学成像等领域有广泛的需求。目前,市场上应用的快速响应光电探测器大多基于硅、砷化镓等传统的无机半导体材料,但是其制作工艺复杂、成本较高,并且机械灵活性差。以石墨烯、二硫化钼为代表的二维材料具有独特的层状结构以及良好的光学、电学、热学和机械特性,是制备光电探测器的理想材料。尤其是部分二维材料所拥有的超高载流子迁移率特性,十分适用于研制快速响应光电探测器。近年来,一系列基于二维材料的金属-半导体-金属结构光电探测器(Metal-semiconductor-metal photodetectors,MSM-PDs)被陆续报道,很多具有1μs以下的快速响应特性。本文以基于二维材料的快速响应MSM-PDs为主题进行综述。首先介绍了MSM-PDs中的基本结构及工作原理,深入剖析了决定其响应速度的主要因素。随后介绍了石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷、二维钙钛矿、三元硒氧铋等二维材料的分子结构、光学、电学等特性,并对各类二维材料在MSM-PDs的应用进行对比。然后分类介绍了响应速度在1μs以下的欧姆接触型、肖特基接触型以及基于表面等离激元效应二维材料MSM-PDs的研究进展。最后总结全文,并对二维材料在快速响应光电探测器中的应用前景及发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 光电探测器 快速响应 二维材料 石墨烯 过渡金属硫化物 黑磷 二维钙钛矿 金属-半导体-金属

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GaN金属-半导体-金属紫外光电探测器的研制

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作者 陈小红 蔡加法 +2 位作者 程翔 邓彩玲 陈松岩 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期47-50,共4页

用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测... 用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测试和分析.结果表明,探测器在-5 V偏压下的光电流与暗电流之比大于400倍;探测器光响应在352 nm附近达到响应峰值,并在364 nm附近出现截止,即具备可见盲特性;器件的光响应度最好达0.21A/W. 展开更多

关键词 GAN 金属-半导体-金属(MSM)结构 紫外探测器

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金属-无机半导体-金属光电探测器的研究进展 被引量：2

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作者 高琳华 崔艳霞 +4 位作者 梁强兵 刘艳珍 李国辉 范明明 郝玉英 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期221-239,共19页

金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PDs)本身固有的高速、高响应率、易集成等特性使其在光纤通信、传感、制导等多个领域受到广泛关注。文中围绕金属-无机半导体-金属光电探测器展开综述。首先介绍了MSM-PDs的基本结构,包含共面和垂直两... 金属-半导体-金属光电探测器(MSM-PDs)本身固有的高速、高响应率、易集成等特性使其在光纤通信、传感、制导等多个领域受到广泛关注。文中围绕金属-无机半导体-金属光电探测器展开综述。首先介绍了MSM-PDs的基本结构,包含共面和垂直两种类型。紧接着,介绍了MSM-PDs具体的工作原理,除了常见的光电导型及肖特基型工作原理,还介绍了以金属作为吸光层的热载流子光电探测器的工作原理。随后,详细介绍了以GaAs、InGaAs、Si/Ge等无机材料作为半导体层的MSM-PDs在过去所取得的研究进展。此外,还介绍了利用金属微纳结构拓展较宽带隙半导体材料MSM-PDs在红外波段响应特性的研究进展。最后,总结全文并对MSM-PDs未来的发展做出了展望。 展开更多

关键词 金属-半导体-金属 光电探测器 肖特基 红外 金属微纳结构

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基于应变锗的金属—半导体—金属光电探测器 被引量：1

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作者 李鸿翔 张倩 +1 位作者 刘冠宇 薛忠营 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期747-754,共8页

通过对锗(Ge)半导体材料进行拉伸应变和n型掺杂,可以提高其电子迁移率和发光性能。将薄膜卷曲技术与微电子加工技术相结合,制备出悬浮的Ge微米带结构,实现了单轴和双轴2种不同的应变状态,并且可以通过调整光刻图案来控制Ge的应变状态和... 通过对锗(Ge)半导体材料进行拉伸应变和n型掺杂,可以提高其电子迁移率和发光性能。将薄膜卷曲技术与微电子加工技术相结合,制备出悬浮的Ge微米带结构,实现了单轴和双轴2种不同的应变状态,并且可以通过调整光刻图案来控制Ge的应变状态和大小。利用这一方法,制备出了高性能双轴应变Ge对称型肖特基接触金属-半导体-金属(MSM)光电探测器。经测试,在1 V偏压和入射功率为1 000 nW的863 nm激光下,该探测器具有低至nA量级的暗电流和高达713的电流开/关比。该性能的实现主要是依赖于双轴应变和掺杂对Ge能带的修饰。研究结果展示了应变Ge在光电探测领域的优势,也证明了其在Si兼容光学通信设备中的应用潜力。 展开更多

关键词 绝缘体上锗(GOI) 应变锗(Ge) 肖特基接触 光电探测器 金属-半导体-金属(MSM)

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基于金属-介质-金属圆柱体微腔的光的强局域和高吸收特性（英文）

5

作者 衡航 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期137-143,共7页

等离激元纳米结构能够把光场局域到非常小的空间,而应用在表面增强光谱、生物传感和太阳能电池等领域.我们设计了一种对光场具有高局域和强吸收特性的基于金-介质-金三明治结构的圆柱体微腔结构.计算结果显示:该圆柱微腔能够局域入射光... 等离激元纳米结构能够把光场局域到非常小的空间,而应用在表面增强光谱、生物传感和太阳能电池等领域.我们设计了一种对光场具有高局域和强吸收特性的基于金-介质-金三明治结构的圆柱体微腔结构.计算结果显示:该圆柱微腔能够局域入射光的绝大部分能量,产生强的平均电磁场能量密度.微腔内的平均电磁场能量密度增强因子G达到10~3~10~4数量级,而且G值随着介质层的厚度、介电常数和圆饼半径的变化呈现出了一定的变化规律.在正入射波的条件下,经计算得到了4.8μm^6μm范围的反射光谱和吸收率C(C=1-R_(min)),通过优化介电常数和结构的几何参数,C值达到99%. 展开更多

关键词 微腔 金属-半导体-金属 吸收

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基于离心铸造法制备的CsPbBr_(3)多晶薄膜及其光电性能

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作者 云文磊 郭喜涛 +1 位作者 冯林 邓文娟 《半导体技术》 北大核心 2025年第4期358-364,共7页

金属卤化物钙钛矿因具有优异的光电特性,被广泛应用于光电探测器。然而,溶液法制备钙钛矿多晶薄膜的工艺复杂,且薄膜的连续性和致密度不高,进而影响其光电性能。使用溶液处理离心铸造法快速制备了连续且致密的CsPbBr_(3)多晶薄膜,采用... 金属卤化物钙钛矿因具有优异的光电特性,被广泛应用于光电探测器。然而,溶液法制备钙钛矿多晶薄膜的工艺复杂,且薄膜的连续性和致密度不高,进而影响其光电性能。使用溶液处理离心铸造法快速制备了连续且致密的CsPbBr_(3)多晶薄膜,采用叉指金电极构建了金属-半导体-金属结构的CsPbBr_(3)微米晶薄膜光电探测器。利用离心力增强CsPbBr_(3)微米晶粒之间的接触,形成连续且致密的高质量薄膜,最终有效地提升了CsPbBr_(3)多晶薄膜光电探测器的性能。所制备的光电探测器表现出出色的弱光电探测能力,在520 nm波长光源照射下,器件的光响应度和比探测率分别达到525 mA/W和2.8×10^(12)Jones。研究结果表明,通过离心铸造法能够有效地提高溶液处理的钙钛矿多晶薄膜的质量,进而提升其光电器件性能。 展开更多

关键词 金属卤化物钙钛矿 离心铸造法 金属-半导体-金属结构 CsPbBr_(3)多晶薄膜 光电探测器

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脉冲激光沉积α相氧化镓薄膜及其日盲光电探测器

7

作者 丁子舰 颜世琪 +1 位作者 徐希凡 辛倩 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期329-336,共8页

本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在m面蓝宝石衬底上外延生长了高质量亚稳态α相氧化镓(α-Ga_(2)O_(3))薄膜,结合X射线衍射和扫描电子显微镜等表征手段,研究了不同生长温度和不同氧分压对薄膜形貌及结晶性的影响。基于优化条件下生长的... 本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在m面蓝宝石衬底上外延生长了高质量亚稳态α相氧化镓(α-Ga_(2)O_(3))薄膜,结合X射线衍射和扫描电子显微镜等表征手段,研究了不同生长温度和不同氧分压对薄膜形貌及结晶性的影响。基于优化条件下生长的异质外延α-Ga_(2)O_(3)薄膜,制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的日盲紫外光电探测器。由于薄膜较好的结晶质量和较少的缺陷,该探测器在254 nm日盲紫外光照射下表现出良好的光电响应,5 V偏压下具有10^(-6)A的光电流及10^(-10)A的暗电流,光暗电流比可达104,最大响应度达到36.7 A/W,最大外量子效率为1.79×10^(4)%,最大探测率为2.45×10^(14)Jones。 展开更多

关键词 脉冲激光沉积 α相氧化镓 生长温度 氧分压 金属-半导体-金属 日盲光电探测器

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基于磁控溅射法生长hBN薄膜的MSM型真空紫外探测器(特邀) 被引量：2

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作者 房万年 李强 +4 位作者 张启凡 陈冉升 李家兴 刘康康 云峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期21-30,共10页

针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了... 针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了hBN基金属-半导体-金属型光电探测器,并探究了电极材料、薄膜厚度以及叉指电极宽度和间距对探测性能的影响。优选出的Ni电极探测器具有极低的暗电流(<3 pA@100 V),对185 nm波长光具有明显光响应,响应度和比探测率分别为2.769 mA/W和2.969×10^(9)Jones。 展开更多

关键词 真空紫外探测 六方氮化硼 磁控溅射技术 金属-半导体-金属型光电探测器

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低真空退火对GaN MSM紫外探测器伏安特性的影响 被引量：4

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作者 亢勇 李雪 +4 位作者 肖继荣 靳秀芳 李向阳 龚海梅 方家熊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期15-18,共4页

利用金属有机化学气相沉积生长的非故意掺杂GaN单晶制备了金属-半导体-金属交叉指型肖特基紫外探测器。用肖特基势垒的热电子发射理论研究了低真空下不同热退火条件对器件伏安特性的影响。Au-GaN肖特基势垒由退火前的0.36eV升高到400℃0... 利用金属有机化学气相沉积生长的非故意掺杂GaN单晶制备了金属-半导体-金属交叉指型肖特基紫外探测器。用肖特基势垒的热电子发射理论研究了低真空下不同热退火条件对器件伏安特性的影响。Au-GaN肖特基势垒由退火前的0.36eV升高到400℃0.5h的0.57eV,退火延长为1h势垒反而开始下降。分析结果表明:由工艺造成的填隙Au原子引入的缺陷是器件势垒偏低的主要原因,Au填充N空位形成了施主型杂质是退火后势垒升高的主要原因。 展开更多

关键词 GAN 金属-半导体-金属 伏安特性 退火 肖特基势垒

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Al_(0.66)Ga_(0.34)N日盲紫外光电探测器研究

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作者 姜文海 陈辰 +2 位作者 周建军 李忠辉 董逊 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第S1期210-212,共3页

采用MOCVD生长的高Al含量n-AlxGa1-xN制备了金属-半导体-金属(MSM)结构紫外日盲探测器。材料为非故意掺杂n型,表面无裂缝。经三轴X射线衍射(TAXRD)对外延材料进行测试,AlxGa1-xN半峰宽(FWHM)为155arcs,显示了良好的晶体质量。经光谱响... 采用MOCVD生长的高Al含量n-AlxGa1-xN制备了金属-半导体-金属(MSM)结构紫外日盲探测器。材料为非故意掺杂n型,表面无裂缝。经三轴X射线衍射(TAXRD)对外延材料进行测试,AlxGa1-xN半峰宽(FWHM)为155arcs,显示了良好的晶体质量。经光谱响应测试,探测器存在两个峰值响应,波长分别位于255、365nm处,说明探测器同时具有日盲探测和双色探测特征。在6V偏压下255nm处响应度为0.1A/W,并以此推算出AlxGa1-xN材料的Al含量为0.66。 展开更多

关键词 金属-半导体-金属 日盲探测器 半峰宽 双色 响应度

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MSM结构ZnO/Cu薄膜的接触特性

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作者 董艳锋 李清山 +1 位作者 张立春 宋连科 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期412-416,共5页

利用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上分别生长了ZnO薄膜和Cu薄膜,用Cu薄膜作电极,研究了ZnO薄膜与Cu薄膜的接触特性。分别用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和I-V测试的方法对样品的晶体质量、结构和电学性质进行了测试。结果表明:样品... 利用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上分别生长了ZnO薄膜和Cu薄膜,用Cu薄膜作电极,研究了ZnO薄膜与Cu薄膜的接触特性。分别用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和I-V测试的方法对样品的晶体质量、结构和电学性质进行了测试。结果表明:样品中ZnO薄膜和Cu薄膜均具有高度的择优取向;当Cu和ZnO直接接触时,样品的I-V特性是非线性的;当Cu和ZnO之间通过ZnO∶Cu层间接接触时形成良好的欧姆接触,而且退火后欧姆接触性能明显提高,电阻率降低约2/3。本研究为价格低廉的Cu电极成为ZnO基器件的欧姆电极提供了一定的依据。 展开更多

关键词 ZNO薄膜 CU电极 金属-半导体-金属结构 欧姆接触

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薄膜光探测器绑定点的几何设计与仿真分析

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作者 刘小龙 肖靖 +1 位作者 何敏 肖剑波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期158-164,共7页

目前,光器件在硅基衬底上的集成是光电领域的研究热点。将基于表面张力的流体自组装技术应用于薄膜金属-半导体-金属(MSM)光探测器的集成上,其集成效果的优劣与器件绑定点的几何形状有关。为了有效预测薄膜MSM光探测器绑定点的间距和形... 目前,光器件在硅基衬底上的集成是光电领域的研究热点。将基于表面张力的流体自组装技术应用于薄膜金属-半导体-金属(MSM)光探测器的集成上,其集成效果的优劣与器件绑定点的几何形状有关。为了有效预测薄膜MSM光探测器绑定点的间距和形状对集成效果的影响,利用MATLAB对其集成过程中表面自由能的分布状况进行了仿真分析。首先,在介绍薄膜MSM光探测器的基础上,对其集成过程建立了平移和旋转仿真模型。然后,根据表面自由能与匹配度的线性关系,分别仿真出了不同间距和形状的绑定点在集成过程中匹配度的分布状况图。通过分析匹配度的斜率以及正确装配状态和误装配状态之间的关系,预测两端绑定点间距较长、绑定点形状为梯形时集成效果较好。最后,考虑到薄膜光电器件有可能需要区分正负极的情况,将其两端绑定点设计成不对称形状并进行仿真分析,尽量避免集成过程中出现正负极反接的状态。 展开更多

关键词 薄膜金属-半导体-金属光探测器 流体自组装技术 表面自由能 绑定点

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基于PSPICE的光接收机电路设计与仿真

13

作者 王苹 解光军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期542-545,共4页

文章基于PSPICE通用软件,设计了一个由金属-半导体-金属Schottky势垒光探测器(MSM-PD)组成的GaAs光接收机电路,并对其进行了电路级仿真,仿真结果显示达到了设计目的。

关键词 光电集成电路 金属-半导体-金属Schottky势垒光电探测器 光接收机

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阀控密封铅酸蓄电池充电控制集成电路设计 被引量：4

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作者 赵梦恋 吴晓波 +2 位作者 汤俊斐 张毅 严晓浪 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1606-1610,共5页

为提高阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池的充电效率和长期运行的可靠性与安全性,设计了一种智能型阀控密封铅酸蓄电池充电控制芯片,该芯片可控制充电电路实现4种不同模式的充电过程,在微处理器的支持下针对不同应用场合的需要进行编程,交替使用... 为提高阀控密封铅酸(VRLA)蓄电池的充电效率和长期运行的可靠性与安全性,设计了一种智能型阀控密封铅酸蓄电池充电控制芯片,该芯片可控制充电电路实现4种不同模式的充电过程,在微处理器的支持下针对不同应用场合的需要进行编程,交替使用4种模式对蓄电池进行充电,使充电效率及电池组的可靠性与安全性达到最佳化;此外该芯片内部设置了电源的欠压锁定、低电压的监测以及过流保护功能,该芯片已在1.5μm 50 V双极型-互补金属氧化半导体-双扩散金属氧化半导体(BCD)工艺下设计完成.测试结果表明,芯片工作正常,预期的全部充电控制功能均已实现. 展开更多

关键词 阀控密封铅酸蓄电池 涓流充电 大电流充电 恒压充电 双极型-互补金属氧化半导体-双扩散金属氧化半 导体工艺(BCD工艺)

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基于全集成自提取结终端隔离BCD新工艺的场致发光高压驱动芯片 被引量：1

15

作者 黄伟 胡南中 +1 位作者 李海鸥 于宗光 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1858-1862,共5页

本文提出可集成自提取结终端的0135Lm 150V-BCD(双极-互补金属氧化物半导体-双重扩散金属氧化物半导体)全套新型高压工艺.利用此工艺研制出100V场致发光用高低侧驱动芯片,并提出了基于双极器件BC(双极集电极)结短路自提取结终端新工艺... 本文提出可集成自提取结终端的0135Lm 150V-BCD(双极-互补金属氧化物半导体-双重扩散金属氧化物半导体)全套新型高压工艺.利用此工艺研制出100V场致发光用高低侧驱动芯片,并提出了基于双极器件BC(双极集电极)结短路自提取结终端新工艺与新结构,既可满足场致发光高压驱动芯片应用,又能取代传统采用氧化扩散工艺的P-ISO(P型隔离结构)传统隔离结构,显著简化了工艺和提高了芯片的高集成度,确保片内集成的低电阻率VDNMOS/LDPMOS(N型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管/P型横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)高压驱动模块与低压逻辑控制模块在100V高压脉冲交替工作状况下无负电位、EMMI(微光显微镜)等寄生现象出现. 展开更多

关键词 BCD(双极-互补金属氧化物半导体-双重扩散金属氧化物半导体) 场致发光 自提取结终端 高低 侧全桥驱动

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10英寸场助热电子发射显示屏的制作

16

作者 华缜 王红光 +2 位作者 李德杰 张羿 刘红君 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期79-82,共4页

讨论了金属-绝缘体-半导体-金属结构的场助热电子发射显示(FAHED)器件的制作原理,简述了Mo/Ta2O5/ZnS/Au结构的10英寸FAHED的制作.通过电子束蒸发具有低功函数的上电极材料,适当控制其厚度,并且控制半导体层合适的厚度和成膜条件可以提... 讨论了金属-绝缘体-半导体-金属结构的场助热电子发射显示(FAHED)器件的制作原理,简述了Mo/Ta2O5/ZnS/Au结构的10英寸FAHED的制作.通过电子束蒸发具有低功函数的上电极材料,适当控制其厚度,并且控制半导体层合适的厚度和成膜条件可以提高器件的电子发射率至0.3%. 展开更多

关键词 场助热电子发射显示 金属-绝缘体-半导体-金属 10英寸 发射率

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