透過成長在矽基板上的氧化緩衝層與嵌入式氧化釔分佈布拉格反射鏡去增強氮化鎵系列的uv光檢測器響應 S.H CHEN

Outline Introduction Experiment Results and discussion Conclusion References 摘要 實驗 結果 結論 文獻

Introduction Placing the DBR below the active layer prevents from optical power losses due to absorption in the substrate and, directing the light into the active area of the structure. The most common methods used to implement the DBR structures under the active GaN thin film area are: (1) Epitaxially grown monolithic (Al, Ga, In)N/GaN periodic stacks (2)External bonded dielectric mirrors and (3)Etched air-gap structures. 將布拉格反射鏡嵌入在主動層下面可以防止光功率下降，主要原因是我們所用的矽基板會去吸收掉我們所需要多光導致光功率下降 而這邊是常見製作布拉格反射鏡的製程方式 (1)以磊晶的方式去成長單片的氮化鋁 氮化鎵 氮化銦 (2)介電質抗反射層 (3)蝕刻氣隙結構

Experiment 50nm 這是它的結構圖 那他都是以分子束磊晶法下去在矽基板上做成長 去得到蕭特機街面 以蒸鍍的方式去做指叉式的電極

n-type Doping ~1018 cm3 3.5對SL 透過這台機器 操作在200k伏 下去看他的橫截面 做SL住要是去增加DBR的異質結構 而這一層DBR的設計在UV光的波長範圍會小於365nm 這根能帶與阻隔電子電洞對有關 這張主要是在看在磊晶過程的平坦度以及有沒有園子去做一個擴散的情形

Results and discussion 520nm 雷射光源(514nm) 小圖雷射光源(325nm) 透過拉曼顯微鏡 去作出拉曼光普 這邊是在看氮化鎵成長在漸進式的雙氧化層跟沒有做DBR的去做一個比較 從GaN的植下去看 發現峰值在同一個拉曼位移上 可以從這發現磊晶過程中 並沒有應為金屬的關西去影響到到GaN的磊晶結構 小圖這邊他說弗羅莉西機制 去看聲子的制動

265nm 365nm 480nm 在365nm的時候因為GaN的吸收關西有明顯的變好 而在480nm的時候是因為DBR的作用 從只有DBR 在300nm 可以達到80%到達95%的確是在265nm 265nm 365nm 480nm

360nm 這邊他是用250-475nm的光源去激發 形成光電流 再從光電流去觀察暗電流的情況 暗電流 是蕭特機接面時所產生的穿隧電流 藉由參雜n type 去減少蕭特特能帳的寬度 這就表示穿隧電流增加 360nm

這張圖主要是去看電廠的擴散部分 從這張圖可以看出電廠是垂直增加 卻沒有往水平部分擴散 當加上偏壓時一邊為順偏 一邊為逆偏 所以電廠部分只有富這邊會有動作

Conclusion However, although our approach demonstrates sufficient optical quality for MSM UV photo-detector test structure action, it still presents clear limitations: It must be stated that the here discussed UV MSM GaN on Si approach with embedded Y2O3/Si based DBR by MBE is still on the level of a physics “proof of principle” study and cannot compete with advanced III-N 然而這個方法是足夠可以做出MSM的UV光檢測器 可以明確的限制住光留在主動區 而遷入漸進式的DBR透過分子子磊晶法式可以去證明這份研究是可行的 但整體還不能與3 5族的光檢測器去做一個競爭

Conclusion(2) Further improvement of the MSM UV photo-detector performance is currently in progress by (a)improving the GaN thin film structure quality by reducing defect densities and intrinsic charge carrier concentrations and (b) decreasing the dark current of the Schottky contact by adding a leakage current suppressing oxide layer between Ir metal contacts and GaN surface 作者是做完這份報告發現 他所做的DBR是可以改散GaN缺陷密度 並減少暗電流與蕭特機接面 透過補償去減少暗電流在蕭特機接面 在電擊與GaN之間去做一個氧化曾 去抑止漏電流的增加

References Enhanced ultraviolet GaN photo-detector response on Si(111) via engineered oxide buffers with embedded Y2O3/Si distributed Bragg reflectors

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