pin结构ganalgan基探测器的alpha粒子响应特性研究

《pin结构ganalgan基探测器的alpha粒子响应特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、研究生毕业论文（全日制专业型硕士申请学位）论文题目PIN结构GaN/AlGaN基探测器的Alpha粒子响应特性研究学位申请人魏毅专业领域集成电路工程研究方向半导体材料与器件指导老师彭新村2016年6月18日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。作者签名

2、：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解东华理工大学有关保留、使用学位论文的规定：东华理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：年月日论文答辩日期：年月日摘要毕业论文题目：PIN结构GaN/AlGaN基探测器的Alpha粒子响应特性研究集成电路工程专

3、业2013级硕士生姓名：魏毅指导教师（姓名、职称）：彭新村讲师摘要以GaN材料为代表的第三代宽禁带半导体材料具有耐高压、耐高温、强抗辐射性等优点，这些良好的特性使其能够应用到核辐射探测领域，采用宽禁带半导体材料设计出新型结构的器件对于推动半导体材料器件的发展有着积极而重要的作用。本文采用一种新型GaN/AlxGa1-xN结构设计出PIN型核辐射探测器，首先从理论上分析了GaN/AlxGa1-xN基核辐射探测器的工作原理，然后在理论分析计算的基础上设计出探测器结构参数并采用Visual-TCAD仿真软件构建器件结构并进行电

4、学与Alpha粒子特性仿真。电学特性仿真方面从器件的能带结构、正反I-V特性、电势结构、载流子分布等方面详细分析探测器的机理特性。本文主要详细研究了探测器的Alpha粒子特性，采用最常用的入射能量为5.486Mev的α粒子对探测器进行粒子特性仿真，分析结果后在理论设计方案的基础上，对探测器P-I-N三个区域的厚度和掺杂浓度逐一进行多组数据仿真并对比进一步进行优化，以分辨时间、能量沉积率以及电荷收集能力三个性能参数为指标综合分析考虑不同参数设计对探测器性能的影响，结果表明窗口层和耗尽层的厚度、掺杂浓度对探测器的时间响应特性

5、以及电荷收集率影响最大，最终得到探测器最优设计方案：厚度值P-I-N分别为0.2μm-10μm-5μm，P和N区重掺杂最优值1018cm-3和1019cm-3，I区掺杂浓度为1013cm-3，详细分析了各层厚度、掺杂浓度对三个性能指标产生的具体影响并总结出探测器设计规律。对结构优化后探测器从不同温度、不同偏压以及不同辐射源对器件性能的影响进行研究，并提出对于穿透性强的高能辐射源通过合理增加耗尽区厚度来提升探测器能量沉积率、电荷收集率。结果得到对于自然界常见的能量3-8Mev的α粒子探测的分辨时间2.65×10-11s-5

6、.71×10-11s，3-6Mev的α粒子能量沉积率达到98%以上，对于100Kev能量以下的β粒子在分辨时间2.1×10-11s-6.02×10-11s，能量沉积率达到100%。最后通过实验得到探测器制备工艺中欧姆接触合金设计方案以及退火方案并设计制备出光刻板实物。关键词：异质结GaN/AlxGa1-xN，Alpha粒子特性，分辨时间，能量沉积率，电荷收集能力IAbstractTHESIS：StudyontheresponsecharacteristicsofAlphaparticlesinGaN/AlGaNstruc

7、turePINbaseddetectorsSPECIALIZATION:IntegratedcircuitengineeringPOSTGRADUATE:WeiyiMENTOR:PenxincunAbstractTheGaNmaterialsastherepresentativeofthethirdgenerationwidebandgapsemiconductormaterialwiththeadvantagesofhighpressureresistance,hightemperatureresistanceandh

8、ighresistancetoradiation，theseexcellentpropertiesmakeitabletobeappliedtothefieldofnuclearradiationdetectors.Theuseofwidebandgapsemiconductormaterialstodesignan