氧化镓基日盲位置探测器研究

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由于被臭氧层、大气层中水蒸气以及微小颗粒物强烈地吸收和散射,太阳辐射中波长短于280 nm的光在地球表面几乎不存在,所以被称为日盲紫外波段。日盲紫外波段为精确探测非自然光提供了一个低背景探测窗口,所以日盲紫外光电探测器具有探测率高、干扰因素较少、误报率低等优点,可以广泛地应用于生物/化学分析、安全通信、导弹制导与引导、激光对准等领域。目前,日盲光电探测器主要由一些超宽禁带半导体材料制备而成,例如ZnxMg1-xO、AlxGa1-xN、β-Ga2O3和金刚石等。β-Ga2O3作为典型的宽禁带半导体材料,其带隙介于4.4 e V-5.1 e V之间,吸收位于日盲区域,具有本征日盲/可见特性、高热稳定和化学稳定性、高击穿场强、高抗辐射强度等多种优良特性,因此可以用来实现对日盲光的探测。β-Ga2O3日盲光电探测器目前被广泛地研究,但所报道的日盲光电探测器只能实现日盲光的强度检测,而不能给出日盲信号源的位置。然而,在军事以及民用领域,对日盲光位置探测有着诸多应用需求,如日盲光对准、实时位置探测、距离测量等。因此,目前迫切地需要实现基于宽禁带半导体材料的日盲紫外位置探测器。在本文中,我们基于β-Ga2O3发展了可以用于日盲光斑位置探测的探测器,目前获得的主要结果如下:(1)β-Ga2O3基日盲四象限位置探测器:通过等离子体增强化学气相沉积法在蓝宝石上沉积了β-Ga2O3薄膜,然后通过光刻等技术制备了四象限位置探测器。该四象限位置探测器的响应峰位于243 nm处,截止波长为263 nm,紫外/可见抑制比约为133,可以应用于探测日盲光斑所在的象限。最后我们基于该四象限探测器搭建了日盲光斑位置探测系统,实现了对日盲光斑的定位以及对准。(2)β-Ga2O3/多晶金刚石二维位置敏感探测器:为了能够实现对日盲光斑位置的连续探测,我们基于β-Ga2O3/多晶金刚石制备了日盲二维位置敏感探测器。其制备方法如下:首先,在多晶金刚石衬底上利用等离子体增强化学气相沉积法沉积β-Ga2O3薄膜,然后通过光刻技术制备了β-Ga2O3/多晶金刚石位置敏感探测器。该位置敏感探测器具有良好的光响应特性,其具有两个位于220 nm和245 nm的响应峰,能够准确且连续地探测日盲光斑的位置。
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