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光导开关(photoconductive semiconductor switch， PCSS)是一种通过激光来控制导通和关断状态的半导体器件。它具有体积小，信号抖动小，开关响应速度快，重复频率高等特点，同时又能实现高功率大电流，是目前最有望在脉冲功率领域应用的高性能开关。与Si单晶、GaAs晶体等半导体材料相比，SiC晶体具有禁带宽度大、临界击穿场强高、热导率高、饱和电子迁移率高等优异的综合性能，被认为是制作光导开关的理想材料。随着SiC单晶生长技术的日益成熟，以SiC晶体为基体光导开关在军事、医疗、通讯等多个领域的应用前景令人期待。 本文在以半绝缘SiC晶体为基的光导开关结构设计、制备与性能测试、以及器件模拟仿真方面开展了系统研究工作。通过对半绝缘V掺杂6H-SiC晶体光学吸收特性测试，得到了355nm和532nm在SiC晶体内穿透深度分别为4.99μm和3.7cm的结果。考虑到电流沟道应避开微管道方向，我们最终确定了开关的结构及其激发方式，即以c(0001)面和a(11-20)面晶片为基体，分别制作横向型和异向型光导开关，前者采用355nm激光进行激发，后者用532nm激光进行激发。 本文采用Ni/Ti，Ni/Ta两种双金属体系，在6H-SiC晶体衬底上经高温退火制备了欧姆接触电极，研究了这两种体系中欧姆接触的形成机制。Ni/Ti/6H-SiC体系在950℃退火后可以形成良好的欧姆接触，最小比接触电阻率可降低至5.9×10-5Ω·cm2。经高温退火后，接触界面处形成了纳米石墨晶粒薄层，它与SiC晶体衬底直接接触的微结构是此体系构建良好欧姆接触的关键因素。对于Ni/Ta/6H-SiC体系，欧姆接触转变温度在更高的1050℃，其最低比接触电阻率下降至6.5×10-5Ω· cm2。在物相分析中，检测到经1050℃退火后体系中发生了Ta2C相向TaC相的转变。这种物相转变引起接触层的平均功函数降低，减小了界面势垒高度，最终导致欧姆接触的形成。 本文探索了磁控溅射法制备了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜的工艺，并将其成功地应用于V掺杂半绝缘6H-SiC晶体为基的光导开关中。光导测试获得了ns量级的光电脉冲信号，同时发现，与同类型退火Ni电极开关相比，含重掺杂AZO薄膜的横向型和异向型开关的导通电阻分别下降了14.7％和19.4％。这说明重掺杂的AZO薄膜可以改善电极接触，降低导通电阻和防止电流聚集。AZO薄膜对532nm激光的高透明性还可以被用来开发新型斜对电极异向型SiC光导开关。这种结构开关能够克服正对电极结构开关中的光生载流子不均匀问题，便于实现侧面封闭封装，可以提高开关的稳定性。 本文采用Silvaco TCAD仿真软件构建了横向型和异向型V掺杂半绝缘SiC光导开关模型，成功模拟了这两种类型开关的暗态和导通态特性。暗态特性模拟结果显示，V掺杂浓度的增加都有利于减小开关暗态电流。横向型开关导通态时的电流沟道主要位于衬底表面约10μm的深度区域内。异向型光导开关的导通电流沟道贯穿于整个体材料。模拟获得这两类开关的光电流脉冲波形上升时间约为5ns，下降时间为11～12ns水平，而且具有光电流峰值随激光光强，外加偏压的增加而不断上升的趋势。通过模拟仿真，最终确定V陷阱密度为1×1017cm-3，大于非故意引入的N施主浓度3个量级，是制作非本征模式下工作的异向型V掺杂半绝缘6H-SiC晶体为基光导开关的最适掺杂浓度。