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随着紫外光探测技术的发展,位于200~280nm的日盲紫外波段光探测日益成为人们研究的热点。由于高空臭氧等气体的强烈吸收,日盲紫外波段的光几乎不能透过大气层而抵达地面,因此只能采用空间探测手段对其进行探测,并且工作于这一波段的空间日盲紫外探测器几乎没有背景辐射的干扰,因而具有高的探测效率。AlxGa1-xN材料通过控制Al组分可有效的将器件的探测波长范围控制在日盲紫外波段内,近几年,基于AlxGa1-xN材料的日盲紫外探测器发展迅速,与传统的光电倍增管探测器相比不需要昂贵的滤光片,并且探测能力强、体积小、重量轻,是目前最有发展前景的空间日盲紫外探测器。
空间存在高能带电粒子构成的辐射环境,运行于空间中的卫星与航天器受到辐射作用的影响,其内部的微电子器件与光电探测器的性能将发生退化,甚至功能失效。因此对于AlxGa1-xN光电材料与器件,在应用于空间之前必须要开展其辐射效应与机理的研究,了解其抗辐射性能,并采取抗辐射加固措施。国内外针对高能射线辐照在GaN中引入的缺陷及引起的器件的光学和电学特性的退化进行过深入的研究,对于高Al组分的AlGaN材料及器件辐射效应的研究较少,而国内还没有开展此研究。为了促进AlGaN材料及器件在空间中的实际应用,本课题针对不同结构的高铝组分AlxGa1-xN器件,开展了不同射线辐照下的辐射效应研究,获得了器件的辐射效应规律,分析了其辐射损伤机理。
论文主要研究Al0.5Ga0.5N材料的p-i-n型光电二极管以及肖特基势垒光电二极管的电学参数随射线辐照的变化关系,研究了器件的I-V特性及C-V特性随γ射线以及1.1 MeV、1.8MeV电子辐照的变化关系,分析了p-i-n型光电二极管的理想因子、反向击穿电压及串联电阻等敏感参数,肖特基势垒二极管反向击穿电压及势垒高度等随辐照的变化关系。结果表明器件的退化可能主要是由于以下三个方面所造成的:
1、射线辐照所引起高铝组分欧姆接触的退化。
2、射线在耗尽区所引入的简单点缺陷或是由于高能射线激活了原本被H原子钝化了的器件的原生缺陷结构。
3、射线在耗尽区外的中性区引入简单缺陷,这与耗尽区中的引入缺陷方式类似,但引入率要小于耗尽区。