宽禁带半导体紫外光电探测器设计研究

宽禁带半导体光电探测技术在科学、工业和医疗领域中发挥着重要作用，提供了高效的光电转换和探测功能，推动了许多现代科技应用的发展。宽禁带半导体光电探测器通常具有高灵敏度、快速响应、低噪声和宽光谱响应范围等特性。这些特点使它们在许多应用中成为理想的选择。

近日，以“构建紫外新兴业态、促进科技成果转化”为主题的“第三届紫外LED国际会议暨长治LED产业发展推进大会”在山西长治盛大召开。会议由长治市人民政府、中关村半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）主办，长治市发展和改革委员会、长治国家高新技术产业开发区管委会承办。

开幕大会上，厦门大学党委书记、教授张荣带来了“宽禁带半导体光电探测”的主题报告，详细分享了AlGaN基、SiC基高性能紫外探测器件，Ga2O3基紫外探测器件、高灵敏空天紫外探测成像等技术最新进展。

宽禁带半导体是紫外探测器件的优选材料，具有量子效率高、宽带隙、固态器件、可用于恶劣环境等特点。SiC适合发展可见光盲探测（波长＜400nm），AIxGa1-xN（x≥0.4）可实现本征日盲探测（波长≤280nm）。当前宽禁带半导体光电探测器面临着强场下缺陷和极化对载流子输运与碰撞离化的影响。器件内部电场调控与暗电流抑制技术，多元器件特性的一致性等关键科学技术问题挑战。

报告介绍了AlGaN基高性能紫外探测器件技术的研究进展，并指出AlGaN日盲紫外雪崩光电探测器件性能关键指标，增益和暗电流均为目前国际领先水平。

SiC单光子探测器研究方面，克服8英寸衬底应力更大、更易开裂、外延层厚度均匀性更难控制等问题，成功实现基于国产衬底的碳化硅同质外延生长。提出空穴诱导雪崩和半台面终端新结构，首次研制成功工作温度高至150℃的碳化硅紫外单光子探测器。提出雪崩增益涨落补偿新方法，首次研制出报道规模最大的零盲元1×128紫外光子计数线阵探测器，成功应用于日盲光子计数紫外成像仪。

极紫外探测器研究方面，提出梯度掺杂诱导浅结技术，研制成功高可靠性SiC EUV探测器，实现对13.5nm极紫外光高效检测。率先实现产品化，打破国外极紫外探测器的垄断和技术封锁，在北京同步辐射装置和多家重点单位应用。紫外探测在高压线电弧光和电晕检测领域具有信号唯一性，极具性能优势，其大规模推广基础是高性能紫外探测芯片。

Ga2O3基紫外探测器件研究方面，率先提出和建立光致界面势垒降低的物理模型，澄清了氧化镓日盲探测器外量子效率普遍偏高的内在机理，得到S.J.Pearton等国际权威的理论和实验认证。

日盲紫外探测成像技术具有重要的科学和应用意义，这种技术主要涉及使用紫外线（UV）波长范围内的光来获取图像和信息。日盲紫外探测成像技术在科学研究、生命科学、应用领域以及安全和防御方面都具有广泛的意义，有助于扩展对自然界和人造环境的认知，并提供许多实际应用的可能性。

报告介绍了高灵敏空天日盲紫外探测成像技术和日盲紫外激波探测成像技术的研究成果。其中，航发尾焰具有明显的紫外辐射特性，有望根据日盲紫外特征，构建航空发动机工作运行状态的新型诊断系统。

审核编辑：刘清