金刚石膜紫外光探测器的设计与工艺研究.pdf

上海犬学硕士学位论文攮要金嚣《磊蹙有独糁瓣奄攀、光学、蒸学、饶越懿耪理窥稼学稳定毪戆，使金刚石电子器件在高温、强辐射等躲劣的环境下能安全稳定的工作金刚石的禁繁宽废蔻5 ．5 c V ，攘当手梭壹波长为2 2 5 n m ，具鸯“太阳甏送’’特馈，基予金裂石薄膜的曰茸型紫外光探测器的研究已成为该领域的研究热点研究表明，探测器电蓠蚊集效率以及灵敏度等热能与薄貘质量姆缝掏密甥拯关，强裁这些方戚的相互影响规律还不是很清楚，本文主要针对莎晶金刚石薄膜取向性驶晶粒尺寸对掇测器性熊戆影确进萼亍了磷究圭安取锝了以下缝果：采用热丝辅助化学气拥沉积( } { F c v D ) 法，通过改变艇长参数，获得了不同懿粒尺寸以及晶糠尺寸摺近的不网取匈的金剐石薄膜缝合光学驻微、S E M 、A F M 、X R D 、R a m a n 光谱、半导体特性表征系统等分静千测试手段，研究表明( 1 0 0 )取向薄膜在质量、袭面平整度、电学性能等方面均优于其它取向薄膜，适嶷用于制作紫外汽探测器使用A N S Y S 谢限元模拟软件对金刚石紫外光探测器的电场分布进行了模摈通过禳撅与实簖相结合，确定袭面叉觜电极的宽度为2 5 弘m 、泡稷闯躐为5 0 p m 。

在模拟设计的基础上，通过微电子加工工艺成功制镶了不同取向、不同螽粒尺寸静众蹋石薄膜鬃矫先叉指缀褥探澜器研究表明，探测器性能与金刚前薄膜晶粒大小潦切相荧，随着晶粒尺寸的灌麴，光毫漉，暗毫流之跑绫及净毙奄漉鹭耱裹谯鑫粒必寸禚邋豹情筏下，( 1 0 0 ) 取向的金刚前薄膜探溯器的光谱响威特性优子其它取向的金刚石薄膜探测嚣同露，提出瓣器彳宰采掰季演秘空气露处理工慈，鹅黢提意了紫终是搽测器的光谱响成特性薄貘懿敬彝蛙、菇粒足寸窝嚣鲶毽工艺涎金承筏薄袋紫终光援溅器熬镁戆有黧著的影响获取大晶粒、高度( 1 0 0 ) 取向的薄膜以及合适的后处理工慧是割逡巍篷戆紫势光搽溅器黥麓提条转，也是今嚣紫夕} 必搽测器豹砑发方向关键词：众剐石薄膜，紫外光探澳4 器，晶粒取向，晶粒尺寸，电学性能V上海大学硕士学位论文A B S T 廷A C 罩D u e 拯t h eu n i q u ep r o p e r t i e so f d i a m o n d , s u c ha se l e c t r i c a l ，o p t i c a l ，t h e r m a la n do u t s t a n d i n gp h y s i c a la n dc h e m i c a ls t a b i l i t y , t h ed i a m o n d - b a s e de l e c t r o n i cd e v i c e sc a nw o r ki nh a r s he n v i r o n m e n t ( h i 垂t e m p e r a n n ' ea n dh a r dr a d i a t i o n ) ．D i a m o n dh a st h e ‘' v i s i b l eb l i n d ”p e r f o r m a n c eb e c a u s eo f i t se n e r g yb a n dg a po f5 ．5 e V ( X = 2 2 5 n m ) ．强雄v i s i b l eb l i n dU Vd e t e c t o r sb a s e dO nd i a m o n df i l m sh a sb e c o m ear e s e a r c hf o c u si nt h i sa r e a ．S o m es t u d i e si n d i c a t et h a tt h eq u a l i t ya n dt h em i c r o 。

S t r u c R t r eo f t h ef i l mi n f l u e n c es t r o n g l yt h ed e t e c t o r ’Sp e r f o r m a n c e ss u c h 勰t h ec h a r g ec o l l e c t i o ne f f i c i e n c ya n dt h es e n s i t i v i t y ．H o w e v e r , t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed e t e c t o rp e r f o r m a n c ea n dt h ef i l mq u a l i t yh a sn o tb e e nu n d e r s t o o dn O W ．I nt h i st h e s i s , t h ee f f e c t so ft h eo r i e n t a t i o na n dt h eg r a i ns i z eo ft h ed i a m o n df i l m s0 nt h eU Vd e t e c t o r ’sp e r f o r m a n c e sR r es t u d i e d ．I nt h i sw o r k , d i a m o n df i l m sw i t hd i f f e r e n to r i e n t a t i o na n dg r a i ns i z ew e r ea c h i e v e db yc h a n g i n gt h ed e p o s i t i o nc o n d i t i o ni nh o tf i l a m e n tc h e m i c a lv a p o rd e p o s i t i o nf f I F C V D ) s y s t e m ．b es t u d i e so nt h eo p t i cm i c r o s c o p e ．S E M , A F M ,X R D ，R a m a ns p e c t r u ma n ds e m i c o n d u c t o rc h a r a c t e r i s t i ca n a l y s i si n d i c a t e dt h a t( 10 0 ) ·o r i e n t e dd i a m o n dt h i nf i l mh a db e t t e rq u a l i t y , s m o o t hs u r f a c ea n de l e c t r i cp r o p e r t i e st h a nt h eo n e sw i t ho t h e ro r i e n t a t i o n ．A n di tW a sf i tf o rt h ef a b r i c a t i o no f U Vd e t e c t o r ．A N S Y Ss o f t w a r eb a s e dO nf i n i t e —e l e m e n tm e t h o dw a su s e dt os i m u l a t et h ed i s t r i b u t i o no ft h ee t e c t r i cf i e l do ft h ed i a m o n dU Vd e t e c t o r s 。

C o m b i n e dw i t ht h ea c t u a lp r o c e s s ．t h eg e o m e t r i cc o n f i g u r a t i o no fe l e c t r o d e sw a sd e t e r m i n e d ．T h ew i d t ha n dp i t c ho fi n t e r d i g i t a le l e c t r o d e s Ⅵ惴2 5 ／a ma n d5 0 } m a , r e s p e c t i v e l yU n d e rt h ed e s i g no fs i m u l a t i o n , t h eU Vd e t e c t o r sw e l ' ef a b r i c a t e ds u c c e s s f u l l yf r o md i a m o n dt h i nf i l m sw i 穗d i f f e r e n to r i e n t a t i o na n dg r a i ns i z e 坶t h em i c r o e t e e t r o n i cp r o c e s s i n g ,R e s a l t ss h o wt h a tt h ep e r f o r m a n c eo f t h ed e t e c t o rw a sr e l a t e dt ot h eg r a ms i z eo ft h ed i a m o n df i l m ．獭也i n c r e a s i n gt h eg r a i ns i z e 。

t h ep h o t o e u r r e n t , t h er a t i oo fp h o t o c u r r e n tt od a r kc u r r e n ta n dt h en e tp h o t o e u r r e n ti n c r e a s e d ．I nt h ec a s eo ft h e d i a m o n df i l m sw i t hs i m i l a rg r a i ns i z e ，t h ed e t e c t o rf a b r i c a t e df r o m ( 1 0 0 ) - o r i e n t e dd i a m o n df i l mh a dab e t t e rc h a r a c t e r i s t i co f s p e c t r a lr e s p o n s et h a nt h eo n e sf r o mo t h e ro r i e n t a t i o n ．I na d d i t i o n , as u c c e s s i v ep o s tt r e a t m e n to ft h ed e t e c t o ri nC H ^ g a sf o l l o w e db ya i ra t m o s p h e r eC a n 豇l h a n c eo b v i o u s l yt h es p e e t l 镒r e s p o n s i v i t yo ft h eV I上海大学硕士学位论文U Vd e t e c t o r ．T h eo r i e n t a t i o n , t h eg r a i ns i z eo ft h ed i a m o n dt h i nf i l ma n dt h ep o s tt r e a t m e n tc a na f f e c tt h ep e r f o r m a n c eo f U Vd e t e c t o rs i g n i f i c a n t l y ．I t ’si m p o r t a n tt oa c h i e v et h ed i a m o n dt h i nf i l mw i t l lb i gg r a i ns i z ea n dh i g l l l y ( 1 0 0 ) - o r i e n t。