Ga203紫外探测器的设计与研究

Ga203紫外探测器的设计与研究

摘要:Ga203又称三氧化二镓、氧化镓。Ga2O3它是一种宽禁带半导体,Eg=4.9eV,因此它的导电性能以及它的发光特性长期以来一直特别的值得人们去关注,了解和研究。在众多半导体材料中我们发现宽带隙半导体材料的禁带宽度一般都会大于3eV,对可见光是不会响应。以宽禁带半导体材料为吸收介质研制的探测器可简化光通道,降低器件制作成本,而且在热稳定性、抗腐蚀和抗辐射等方面都有着很大优势。目前,用于日盲型紫外探测器的半导体材料有Ga2O3、AlGaN、 MgZnO和金刚石等。本文主要探讨的是基于Ga2O3材料制备的紫外探测器的研究进程、分类以及原理。
关键词:Ga203;紫外探测器;日盲紫外光电探测器

 

Gallium oxide for UV detector
Abstract :Ga203 is also known as gallium trioxide and gallium oxide.Ga2O3 is a wide bandgap semiconductor, Eg=4.9eV, so its electrical conductivity and its luminescent properties have long been particularly worthy of attention, understanding and research.In many semiconductor materials, we found that the gap width of the band gap semiconductor material is generally greater than 3eV, which is not responsive to visible light.With wide bandgap semiconductor materials developed for absorbing medium detector can simplify the optical channel, reduce device production costs, and in aspects such as thermal stability, corrosion resistance and resistance to radiation has a big advantage.At present, the semiconductor materials used for day blind uv detector have Ga2O3, AlGaN, MgZnO and diamond.This paper mainly discusses the research process, classification and principle of uv detector based on Ga2O3 materials.
Key words: Ga203;Uv detector; Day blind ultraviolet photoelectric detector.
 

一、选题简介、意义
选题简介:Ga203又称三氧化二镓、氧化镓。Ga203它是一种宽禁带半导体,Eg=4.9eV,因此它的导电性能以及它的发光特性长期以来一直特别的值得人们去关注,了解和研究。Ga203它是一种透明的氧化物半导体材料,具有高的热稳定性和化学稳定性,在光电子器件方面有广阔的应用前景 ,被用作于Ga基半导体材料的绝缘层,及以紫外线滤光片。
紫外探测器它是将一种不容易被接收和处理的电磁辐射信号转换成为另外一种容易被接收处理信号形式的传感器,光电探测器利用光电效应,把光学辐射转化成电学信号。然而,紫外线探测器对紫外辐射具有高响应。
那么紫外辐射的强度在不同的紫外波段波长是如何划分的。紫外波段的波长范围在200nm~400 nm之间。一般可以分为:UVA 320nm ~400nm、UVB 290nm~320nm 以及UVC 200nm~290nm这三个部分。在整个太阳系里或者说在整个银河系里太阳是地球表面附近最大的紫外线光源。由于臭氧层等大气气体的强烈吸收作用和散射作用, 紫外波段波长在280nm以下的紫外线几乎不可能到达地球表面,因此,200~280 nm 波段的紫外光又称为太阳盲紫外或日盲紫外(Solar Blind)。如果探测器响应紫外波段在日盲紫外波段的话, 由于没有自然光辐照, 背景噪声很小, 虚警率可以大幅降低。
然而,日盲紫外探测器的光谱响应区集中在中紫外(波长小于280nm),而对紫外区以外的可见光意外及红外辐射响应较低;光盲紫外探测器长波响应限在紫外与可见光交界处。
在我们实际研究中发现不同的半导体材料对于探测器有着举足轻重的作用。在众多半导体材料中我们发现宽带隙半导体材料的禁带宽度一般都会大于3eV,对可见光是不会响应,所以是不需要使用滤光片的。在不需要使用价格昂贵的滤光片的前提下,这样就可以大大提高了其紫外光对可见光的响应对比度。以宽禁带半导体材料为吸收介质研制的探测器可简化光通道,降低器件制作成本,而且在热稳定性、抗腐蚀和抗辐射等方面都有着很大优势。
目前,用于日盲型紫外探测器的半导体材料有 Ga203、AlGaN、 MgZnO和金刚石等。由于合适的禁带宽度,对应的波长为253 nm以及制作成本、制作工艺等方面,Ga203是理想的日盲紫外光电探测器材料。

选题意义:Ga203紫外探测器它是一种具有可以通过调整材料使用比例来调节元器件响应截止波长的优点,再加上Ga203它的导电性能以及它的发光特性,且具有高的热稳定性和化学稳定性,可以制备日盲型紫外探测器。由于不受太阳背景噪音的影响,日盲紫外光信号探测灵敏度极高,工作在此波段的通信准确率也非常高,在航天航空、军事以及民用等方面有广泛的应用。它有以下几个方面优势非视距通信、安全性高、传播距离可控,抗干扰、防窃听能力强、受环境影响很小,可全天候工作。
比如,紫外探测技术在医学、生物学方面有极其广泛的应用,特别在皮肤病诊断方面有着非常好的的应用效果。医学专家利用紫外探测技术在检测诊断皮肤病时可直接观察到皮肤病变的细节,也可用来检测微生物、癌细胞、红血球、白血球、血色素、细胞核等生物组织,这种检测不但准确、迅速,而且更加直观、清楚。

二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
1.课题研究:Ga203紫外探测器研究
2.主要研究的内容:
1)了解紫外探测的研究背景和原理;
2)掌握紫外探测器常用半导体材料;
3)调研Ga203的晶体结构和特性;
4)调研Ga203紫外探测器的常见种类及研究进展。
3.要解决的问题:
1)Ga203的概况以及特性
2)Ga203与AlGaN 、MgZnO 等常见的日盲紫外敏感材料的优缺点的比较
3)Ga203紫外探测器的常见种类以及研究进展
4)Ga203紫外探测器的应用
4.预期目标:
1)了解Ga203物理性质和化学性质
2)通过将Ga203与AlGaN 、MgZnO 等常见的日盲紫外敏感材料的比较,总结出Ga203的优点
3)研究Ga203的制备处理方法与日盲紫外探测器主要性能指标的联系 
4)调查研究出Ga203紫外探测器的常见种类以及研究进展
5.研究步骤:
1)通过书籍、报刊、网络了解Ga203以及紫外探测的背景和原理。
2)找出紫外探测常用的半导体材料,通过实验测试和检阅资料掌握半导体材料的特性。
3)调查研究出Ga203晶体的结构以及特性并设计相关的测试实验,对实验数据进行采集分析。
三、设计(论文)体系、结构(大纲)
目录
第一章  绪论
1.1 前言
1.2 紫外探测器的背景
      第二章  Ga2O3的基本理论知识
          2.1  Ga2O3的概况
          2.2  Ga2O3的物理性质
          2.3  Ga2O3的化学性质
          2.4  Ga2O3的制备
          2.5  Ga2O3的操作处置与存储
          2.6  Ga2O3的应用
          2.7  Ga2O3的优势
          2.8  本章小结 
第三章  紫外探测器的基本理论知识
3.1  紫外探测器的原理
3.2  日盲紫外探测器的研究
     3.2.1  日盲紫外光辐射
     3.2.2  日盲紫外探测器的研究
          3.3  紫外探测器的常用半导体材料
               3.3.1  AlGaN紫外探测器
               3.3.2  MgZnO紫外探测器
               3.3.3  Sic紫外探测器
第四章  Ga2O3紫外探测器
4.2  Ga2O3紫外探测器的分类
4.2.1  Ga2O3
基光导型探测器
4.2.2  Ga2O3
基光伏型探测器
          4.4  Ga2O3紫外探测器的性能检测
          4.5  Ga2O3紫外探测器的优势
          4.6  Ga2O3紫外探测器使用领域
          4.7  Ga2O3紫外探测器的研究进展
          4.8  本章小结
第五章  结论
          5.1  小结
          5.2  致谢
第六章  参考文献
1、了解紫外探测的研究背景和原理;
2、掌握紫外探测器常用半导体材料;
3、调研Ga203的晶体结构和特性;
调研Ga203紫外探测器的常见种类及研究进展。

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