GaN微納結(jié)構(gòu)及其光電子器件研究

氮化物半導(dǎo)體具有寬禁帶、可調(diào)，高光電轉(zhuǎn)化效率等優(yōu)點，在紫外傳感器，功率器件，射頻電子器件，LED照明、顯示、深紫外殺菌消毒、激光器、存儲等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是有前途的發(fā)光材料。

GaN作為一種性能優(yōu)越的寬禁帶半導(dǎo)體材料，它在紫外探測領(lǐng)域有著重要的研究意義和應(yīng)用價值。GaN微納結(jié)構(gòu)與體材料相比擁有更大的比表面積，較低的載流子散射，不僅有利于研究紫外探測物理機制，也是制備低維、高性能紫外探測器的理想結(jié)構(gòu)。

在近期召開的第九屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）的“氮化物半導(dǎo)體固態(tài)紫外技術(shù)”分會上，華南師范大學(xué)研究員王幸福做了題為“GaN微納結(jié)構(gòu)及其光電子器件研究”的主題報告。

GaN微納米器件涉及納米線陣列LED、納米線柔性LED、納米線激光器、納米線集成光波導(dǎo)等，由于難以實現(xiàn)納米尺寸、空間密度、形貌、結(jié)構(gòu)等的有效控制，限制了納米材料和器件的發(fā)展和應(yīng)用。

報告介紹一種新型GaN微納結(jié)構(gòu)的制備方法、光電特性及其紫外探測器件。研究利用Si圖形襯底側(cè)向外延和電化學(xué)剝離在異質(zhì)襯底上制備有序GaN微納陣列結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的光場約束和載流子限域作用，該納米線具有較低的非輻射復(fù)合率和較高的輻射復(fù)合率，表明轉(zhuǎn)移后的納米線存在更少的缺陷。

基于所獲得的高質(zhì)量氮化鎵陣列，制備了低暗電流、高光電流的高性能紫外探測器。器件較低的暗電流歸因于表面的電子耗盡和肖特基勢壘的電子阻礙作用，而光照時由于光電子隧穿的作用，展現(xiàn)出超高的歐姆類型的光電流。這種極低的肖特基類型暗電流與高的歐姆類型光電流，體現(xiàn)了電子發(fā)射從TE模式向TFE模式的轉(zhuǎn)變。GaN微納紫外探測器克服了常規(guī)GaN探測器中紫外吸收率低、量子效率低、響應(yīng)度低等限制，為新型低功耗高性能紫外探測器的實現(xiàn)提供了新思路。

報告中詳細分享了選區(qū)側(cè)向外延制備GaN微納陣列、電化學(xué)剝離制備GaN微納結(jié)構(gòu)等的研究成果與研究進展。其中，選區(qū)側(cè)向外延制備GaN微納陣列涉及選區(qū)側(cè)向外延、外延位錯彎曲、單根微米線紫外探測、陣列微米線紫外探測、AlN 表面鈍化、芯片封裝內(nèi)容。電化學(xué)剝離制備GaN微納結(jié)構(gòu)涉及PIN結(jié)構(gòu) vs·微納米陣列結(jié)構(gòu)器件、電化學(xué)剝離、外延結(jié)構(gòu)設(shè)計、電化學(xué)選擇性腐蝕原理、自支撐微米線陣列、微納米陣列紫外探測、N極性面強表面電勢等。報告指出，鈍化GaN表面缺陷，利于提高器件光電性能；原位AlN鈍化層，提高金屬-半導(dǎo)體接觸勢壘，抑制暗電流＜1E-9；電化學(xué)剝離后，具有更優(yōu)異的弱光響應(yīng)能力；微納米陣列器件具有更好的線性特性，耐壓更高。

審核編輯：劉清