【摘 要】
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日盲紫外探测由于在军事及民用领域的重要作用,近年来受到了广泛关注,其中基于超宽禁带半导体的日盲紫外探测器阵列更是研究的热点。作为超宽禁带半导体的一员,金刚石不仅具有5.47 e V的超宽带隙(位于日盲紫外波段),还具有优良的抗辐射能力、高的载流子迁移率(>2000 cm~2V-1S-1)、最高的热导率(>2000 W m-1K-1)、高击穿电场(>10 MV cm-1)以及优异的物理化学稳定性等,
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日盲紫外探测由于在军事及民用领域的重要作用,近年来受到了广泛关注,其中基于超宽禁带半导体的日盲紫外探测器阵列更是研究的热点。作为超宽禁带半导体的一员,金刚石不仅具有5.47 e V的超宽带隙(位于日盲紫外波段),还具有优良的抗辐射能力、高的载流子迁移率(>2000 cm~2V-1S-1)、最高的热导率(>2000 W m-1K-1)、高击穿电场(>10 MV cm-1)以及优异的物理化学稳定性等,成为制备极端环境下工作的日盲紫外探测器阵列的理想候选材料。就探测器阵列制备而言,为了实现更大的探测面积,需要较大面积的晶体,单晶金刚石虽然具有较高质量,但由于衬底面积的限制,难以实现大面积的探测阵列。相比而言,多晶金刚石具有更大的生长面积,但其质量往往较差。如果能制备高质量多晶金刚石,就有可能实现更大面积的金刚石日盲探测阵列,对实现极端环境下的日盲探测阵列具有重要意义。本论文针对该问题进行了研究,并取得以下成果:1.制备了基于多晶金刚石的探测器线阵并用于日盲成像:采用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD)成功制备高质量2英寸多晶金刚石衬底,并对其质量进行了表征,证实多晶金刚石可以用于日盲探测。在此基础上构建了1×10的日盲紫外光电探测器线阵,该探测器线阵具有良好的均匀性,光暗电流比均超过两个数量级,紫外/可见抑制比为46,响应截止波长为240 nm,探测率为2.92×1010cm Hz1/2W-1。通过搭建日盲紫外成像系统,并利用多晶金刚石基光电探测器线阵作为传感单元,在不同的照射模式下获得了清晰的日盲紫外图像,表明多晶金刚石可用于开发深紫外光电子器件。2.制备了基于多晶金刚石的日盲探测器面阵并用于日盲成像:利用高质量2英寸多晶金刚石制备了6×6的日盲紫外光电探测器面阵。通过对其光电性能进行表征证实,36个光电探测器单元的光暗电流比均在两个数量级左右,响应峰值位于218 nm、截止波长为225 nm,紫外/可见抑制比为664,探测率为8.49×1015cm Hz1/2W-1,响应时间<10μs,具有良好的稳定性好。利用该光电探测器面阵作为传感单元,在无需进行像素扫描的情况下实现了日盲紫外成像。
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