光注入型SiC基電荷耦合器件的可行性分析.pdf

1、紫外成像探測(cè)器廣泛使用在軍事、工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，而寬禁帶半導(dǎo)體在紫外光電探測(cè)領(lǐng)域具有信噪比高的潛在優(yōu)勢(shì)。相比于其他寬禁帶半導(dǎo)體，SiC的晶體制備和外延生長(zhǎng)等技術(shù)日趨成熟;并具有可直接氧化形成SiO2絕緣層等優(yōu)點(diǎn)。本文利用Silvaco數(shù)值分析軟件對(duì)光注入型6H-SiC埋溝電荷轉(zhuǎn)移器件(BCCD)實(shí)現(xiàn)紫外光探測(cè)的特性進(jìn)行了模擬，討論和分析了這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可行性。主要工作內(nèi)容及其結(jié)論如下:
　　1.鑒于4H-SiC溝道電子遷移率較6H

2、-SiC小很多，且6H-SiC的紫外吸收限較4H-SiC寬，采用6H-SiC設(shè)計(jì)了一個(gè)光注入型BCCD;采用隱埋溝道結(jié)構(gòu)克服了SiC/SiO2界面態(tài)造成的溝道遷移率過低問題，同時(shí)將光敏元設(shè)計(jì)成PIN結(jié)構(gòu)以提高光電轉(zhuǎn)換效率。
　　2.對(duì)6H-SiCBCCD器件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定n溝道層的摻雜濃度為3×1015cm-3，溝道深度為0.9μm，n+摻雜濃度選取1×1017cm-3，氧化層厚度為0.12μm。
　　3.采

3、用CVT遷移率模型，利用6H-SiCSCCD驗(yàn)證了物理模型選擇的正確性;當(dāng)溝道位置從表面移至距界面0.2μm處時(shí)，電子遷移率從近表面處的47cm2/V·s提高到200cm2/V·s。
　　4.此器件在200nm～380nm的紫外光照下，光密度為0.1W/cm2，柵壓為15V時(shí)，存儲(chǔ)電子數(shù)為1.826×108個(gè)，即存儲(chǔ)電子面密度為1.40×1012cm-2，驗(yàn)證了此器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷的產(chǎn)生、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移特性的可行性。
　　5.在光