文档介绍：河北科技师范学院
毕业论文(设计)计划书
题目:紫外半导体光电探测技术及应用
学生姓名: 赵华强
指导教师: 王立昆
院(系)别: 理化学院
专业、班级: 物理08级02班
填表时间: 二○一一年三月
河北科技师范学院理化学院制
一、立题依据(目的意义,国内外研究现状、水平与发展趋势)
目前,半导体光电探测技术日新月异飞速发展,光电产品在人们日常生活、工作和军事领域的应用越来越广泛。紫外探测技术是继激光探测技术和红外探测技术之后发展起来的又一种新颖探测技术。目前紫外探测技术已经广泛应用于火焰监测以及燃烧控制、太阳辐射测量、水处理以及表面消毒、紫外光源控制、紫外线净化、紫外线消毒、食品消毒控制、紫外线激光器控制、分光镜、电弧探测等方面。在军事方面,紫外探测技术以其独特优势在通信预警和制导方面得到广泛的应用。由于紫外线的日盲特性和大气层中良好的传播特性,可飞越障碍物而实现非视(NLOS)通信,具有低窃听率,高抗干扰性和全天候工作等优点,是一种具有很大发展潜力的新型通信方式, 紫外预警利用日盲区来探测导弹的火焰与羽烟,在背景洁净的日盲区,导弹羽烟的紫外辐射很容易被检测出来。由于避开了最强的太阳辐射背景,信息处理负担明显减轻,虚警率很低,与红外预警相比,不需要低温冷却,体积小重量轻响应快。
传统的光电发射紫外探测器在技术上已经比较成熟, 但在实际应用中存在探测灵敏度低, 光电转换效率低, 不能实现真正日盲等劣势。传统阴极的灵敏度一般在10~15mA/ W, 而且在350~450nm的太阳光紫外窗口, 仍会有一定的光响应, 需要借助紫外滤光片实现真正日盲。随着半导体材料和大规模集成电路技术的成熟, 半导体紫外探测器近年来发展迅速, 它以体积小、功耗、成本低见长, 用途广泛。但这类器件目前基本上只在可见光、近红外及红外探测波段比较成熟。GaN材料的问世, 为上述两类紫外探测器的发展注入了新的活力。GaN及其合金, 尤其是AlGaN,因为它极低的电子亲和势, 良好的化学稳定性, 直接带隙, 以及可调整的光谱响应范围( 调整铝的含量)等特点而成为非常有前景的光电阴极材料[4]。GaN的禁带宽度为3. 4eV, 根据光电阴极光谱响应范围阈值波长的计算公式:
式中: 为阈值波长, E为带隙能。其光电阴极光谱响应的阈值波长为365nm, 而AlN的禁带宽度为6. 2eV, 相应的阈波长为200nm。所以通过调整外延材料的组分比即掺铝含量, 带隙能可以从3. 4~6. 2eV之间连续可调, 与此对应其阈值波长也有一个变化范围。选择特定的外延结构和能带范围, 可使阈值波长降至290nm, 达到完全日盲的效果, 可省去现在常用的滤光片。此外, 利用超高真空技术, 实现GaN外延层原子级表面的洁净、铯氧处理, 形成负电子亲和势, 能使紫外光电转换的效率更高。
本文通过介绍紫外半导体光电探测器的原理、特点和紫外探测器件、成像器件的性能及发展,对紫外半导体光电探测技术的发展及应用进行展望。
二、研究内容、方法、技术路线及进程安排
研究内容:紫外半导体光电探测技术的原理、发展现状、应用。
研究方法:通过搜集大量相关文献资料进行总结论述
进程安排:
2012年2月01日—3月01日:搜集文献资料
2012年3月02日—3月31日:阅读文献资料,