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半导体光敏材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-12热度:

你是否很奇怪,为什么当你走近宾馆大门时,玻璃大门会自动为你打开,洗手时,只要将手往水龙头下一伸,自来水会立即自动流出来?原来这些都是光敏电阻在默默地为你服务,它相当于人的眼睛,在现代化的自动控制中起着重要作用。而制备光敏电阻等光敏器件的材料就是神奇的半导体光敏材料。
    
所谓的半导体光敏材料是指那些具有光电导效应、光伏效应、光电磁效应和光发射效应的半导体材料。
利用这些效应可制备相应的传感(探测)器件,称为光敏元件。早在1917年,人们就制成了第一只光敏电阻。
光敏材料的种类繁多,在不同的波长区域内要使用不同的材料。
按照对不同波段光的响应情况分类,光敏材料可分为可见光光敏材料、红外光敏材料和紫外光敏材料。
    
(1)可见光光敏材料:
硫化锦(cJs)和硒化锅(cdse)是可见光波段常用的光敏材料。
具有灵敏度高(可达到50安培/流明)、响应时间短(10’。10。微秒)和响应波段宽(o.2—1.o微秒)等优点。
另外.可以通过在该类材料中掺人某些杂质的方式提高其灵敏度。
例如,在硫化幅中掺人氯(c1),可形成施主,从而提高电导率。
在硫化镐和硒化镐中掺铜(cM)可形成陷阱中心,空穴寿命得以提高,从而大幅度提高光敏元件的灵敏度。
    
(2)红外光敏材料:
用红外光敏材料制备的半导体传感器在军事、工业、医疗等众多领域有着广泛的应用。
20世纪50年代研制成功第一个锗(c6)的非本征光电导探测器。
随着砷化掠等化合物半导体材料制备工艺的发展,又陆续研制出锑化钢(Insb)、蹄锦汞(HgNTe)、铅盐化合物及固溶体和皿—V族化合物基因溶体等材料的红外探测器。其中,筛锅汞(HgcdTe)材料是目前应用最广泛的红外光探测器材料,具有材料与器件优值大、探测波长范围大(可覆盖红外波段内任何波长)、量子效率高和响应时间短等优点。

特别是在1。3微米、3。4微米、8。14微米3个大气窗口的优良性能,使其成为航天及航空领域的重要材料之一。
硫化铅(Pbs)、硒化铅(Pbse)等铅盐材料均为本征光电导材料,其峰值波长在1。7微米。该类材料的特点是制备工艺简单,成本低。红外光敏材料也在向低维化方向发展。
在低维材料中,量子阱红外探测材料中铝稼砷(AIGaAs)/砷化稼(GaAs)材料的器件工艺最为成熟,已经制备出3—5微米、8—14微米的双色红外探测器,器件的工作模式一般为光伏型或光导型。

(3)紫外光敏材料:
在紫外光敏材料中,最成熟的材料是硅(si)和砷化稼。利用这些材料,并结合一些特殊的器件结构已制备lk易于批量生产、具有良好响应效应的器件。
为了提高材料的抗干扰能力,减少表面效应的影响,人们又研制出光学稳定性高的宽带隙材料。宽带隙材料主要有氮化嫁(GaN)基材料、碳化硅(s叫、金刚石等。
目前,具有良好性能的光伏型氮化镍(GaN)紫外探测器已经商品化;
用cvD工艺制成的光电导型金刚石紫外光探测器对200纳米波长光的响应比对可见光的高100多万倍;
用碳化硅(sic)制成的光伏型光二极管的量子效率超过60%。


半导体光敏材料第1张图

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