AlGaN-basierte Avalanche-Photodioden für den UV-C Spektralbereich
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Beschreibung
In dieser Arbeit werden die spektralen Eigenschaften sowie die interne Verstärkung bei hohen elektrisch Feldstärken Aluminium-Gallium-Nitrid-basierter Avalanche Photioden mit hohem Aluminiumgehalt x(tief)Al > 0.60 untersucht. Die Bauteile zeigen interne Verstärkungen von bis zu M = 10(hoch)5. Der Franz-Keldysh-Effekt wird in den Bauteilen beobachtet. Eigenschaften von Störstellen können für Elektroabsorption von zentraler Bedeutung sein.
Aluminium-Gallium-Nitrid-basierte Photodioden gewährleisten aufgrund der zugänglichen Bandlückenenergien von E(tief)Gap = 3.42 ... 6.02 eV Absorption im UV-C-Spektralbereich und ermöglichen über Band-zu-Band-Absorption die erforderliche spektrale Sensitivität im Betrieb ohne Vorspannung. Detektoren auf Al(tief)xGa(tief)1−xN-Basis werden mit x(tief)Al > 0.60 in p-i-n- sowie Schottky-Struktur epitaxiert und in Mesadioden prozessiert. Der Einfluss der Substratqualität wird durch die Verwendung von AlN-Substraten und AlN/Saphir-Pseudosubstraten untersucht. Es konnte eine interne Verstärkung im Bereich von O(10(hoch)3 ... 10(hoch)5) demonstriert werden. Der höchste Wert der internen Verstärkung wird auf AlN/Saphir-Pseudosubstrat nachgewiesen werden. Das Verhältnis aus intern verstärktem Photostromsignal zu Dunkelstrom übersteigt 10(hoch)5. Zusätzlich wird der Einfluss hoher Feldstärken auf die spektrale Sensitivität der Detektoren aufgrund von Elektroabsorption über den Franz-Keldysh-Effekt untersucht. Die theoretisch intrinsisch zu erwartenden Absorptionseigenschaften werden experimentell nicht bestätigt. Vielmehr liegt die Vermutung nahe, dass tiefe Störstellen bei hohen Feldstärken das Elektroabsorptionsverhalten dominieren.
Autor*in
Oliver Ambacher
Themen in »AlGaN-basierte Avalanche-Photodioden für den UV-C Spektralbereich«
Fraunhofer IAF condensed matter physics (liquid state & solid state physics) AlGaN Avalanche Photodioden Stoßionisation Franz-Keldysh-Effekt AlN-Substrat Physiker Ingenieur Materialwissenschaft Halbleiterphysiker Festkörperphysiker Physiker Ingenieure Materialwissenschaft