InGaN基可见光光电二极管研究进展

第 27 卷  总第 129 期Vol. 27  Sum No. 129
2018 年第 3 期No.3. 2018
广东开放大学学报
JOURNAL OF THE OPEN UNIVERSITY OF GUANGDONG
【收稿日期】2018-04-12bttt
【作者简介】黎斌(1982-),男,广东梅州人,广东开放大学、广东理工职业学院讲师;卫静婷(1982-),女,山西阳城人,博士,广东开放大学、广东理工职业学院讲师;谭露雯(1984-),女,广东阳江人,广东开放大学、广东理工职业学院讲师。中远电梯
InGaN基可见光光电二极管研究进展
黎斌 卫静婷 谭露雯
除水器(广东开放大学、广东理工职业学院,广东广州,510091)
【摘要】与商用硅基或磷化镓光电二极管相比,InGaN 基可见光光电二极管在窄带通可见光应用领域表
现出明显优势。到目前为止,InGaN/GaN MQWs 为有源层结构和InGaN 体基结构光电二极管都表现出暗电流较大,外量子效率较低,探测带边接近紫外范围等缺点。虽然通过器件工艺和结构设计,可以提升器件的性能,但是InGaN 材料外延技术方面的突破才是器件提升性能的根本。
【关键词】InGaN ;可见光光电二极管;InGaN/GaN 多重量子阱;金属-半导体-金属;金属-半导体;p-i-n 【中图分类号】TN312+.8【文献标识码】A 【文章编号】2095-932x (2018)03-0108-05
当今,许多应用,比如光通信、太空探索、生物光子学和荧光光谱等,急需要高效的可见光探测器[1][2]。针对这些可见光应用需求,目前,常用的是已商业化的硅(Si)基和磷化镓(GaP)基的光电二极管。它们几乎覆盖整个可见光波段且具有不错的性能,例如Si基光电二极管其响应波段范围为300~1100 nm,在400~700 nm波段,光谱响应率都超过46%。但是这些商用的可见光探测器也有局限性,尤其是在窄带通应用领域比如目前热
门的可见光通信应用。
可见光通信是指在提供白光照明的同时,还可以进行通信。可见光通信发射端器件为发光二极管(LED),目前实现白光的主流方式有两种,一是使用三基LED调制,即红绿蓝三种颜LED调制;二是用蓝光LED激发发黄光的萤光粉实现。在可见光通信的信号接收端如果使用商用的Si基探测
卫生杯器,那么它会有以下缺点:(1)Si材料是间接带隙,会使得器件吸收边不锐利;(2)波长选择性差,使用时需要加滤波片,这样会导致器件的量子效率下降。因此寻求性能更优异的探测器已成为迫切的事。
InxGa1-xN三元合金半导体材料(x代表组分)用作已商用化的蓝光或绿光LED的有源层,而使得InGaN材料成为众所周知。在可见光探测应用领域,InGaN材料同样是非常有前途,因为其直接且通过调整铟(In)组分而可调的带隙(0.7~3.4 eV)覆盖了整个可见光波段,同时还具有带边吸收系数大和高饱和电子速度等优点。
InGaN基光电二极管在材料制备和器件研制上是遵循由易到难的技术路线发展。从外延材料角度,低In组分InGaN基近紫外光电二极管向高In组分InGaN基可见光光电二极管发展;从器件角度,由结构相对简单的MSM结构光电二极管开始,进入到肖特基势垒结构(包括MS和MIS结构)和p-i-n结构光电二极管。以InGaN/GaN多重量子阱(MQWs)结构为有源层的光电探测器,结构上是较为复杂的,按理说应该较晚出现。但是,由于其结构与GaN基蓝光LED有源层相同,得益于GaN基蓝光LED的早期研究,该类型探测器却是最早出现且被深入研究的。接下来,本文将分别介绍典型的InGaN/GaN MQWs 可见光光电二极管、MSM、MS、MIS和p-i-n结构光电二极管的现状与发展。
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