极化增强的GaN分离吸收和乘法紫外雪崩光二极管与ScGaN中间层

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光电学是指光电子产品.
• 半导体设备 半导体设备

背景情况:

• 基于化 (GaN) 的雪崩光二极管 (APD) 对于敏感的光检测至关重要.
• 传统的p-i-p-i-n结构在同时实现高增益和低工作电压方面存在局限性.
• 铁电材料具有独特的极化特性,可以影响设备的性能.

研究的目的:

• 提出并研究一种新的基于GaN的分离吸收和乘法 (SAM) APD.
• 为了增强雪崩增强和降低运行电压,采用基于 (Sc) 的铁电材料,ScGaN.
• 优化ScGaN插入层,以改善载体运输和设备特性.

主要方法:

• 基于SAM GaN的APD的制造,其中包含一个p-ScGaN插入层.
• 在不同的 Sc 组合下,雪崩增益和操作电压的表征.
• 模拟和分析内部电场强度和频段结构修改.
• 优化ScGaN中间层的兴奋剂度和厚度.

主要成果:

• 拟议的SAM APD具有低Sc组成的p-ScGaN层,实现了7.2 × 10 4的雪崩增强,比传统设计增加了60%.
• 工作电压从77V降至72V.
• 观察到增强的载体运输特性,归因于ScGaN的极化电场.
• 通过优化Sc组成,实现了低格子不匹配和高极化.

结论:

• 在基于SAM GaN的APD中集成ScGaN有效地增强了雪崩增益并降低了工作电压.
• 在ScGaN中的偏振电场在改善载体运输方面发挥着关键作用.
• 在未来的光电设备中,ScGaN显示了先进应用的巨大潜力.