基于SiC纳米线场效应管的紫外光探测器在恶劣环境下的光电性能

本项目针对目前紫外光探测器在恶劣环境（高温、高压和复杂气体环境）下的不稳定性和灵敏度低等问题，研究一种新型的基于SiC纳米线场效应管的紫外光探测器。具体内容包括：使用基于密度泛函的第一性原理方法，研究同轴氧化的SiC纳米线的电子结构、紫外光谱、以及在不同外偏压下探测器的电学性能；研究随机网络型和单根SiC纳米线场效应管的跨导、迁移率、阈值电压及开关率等电学特性参量在紫外光、恶劣环境下的变化规律；研究新型紫外光探测器在恶劣环境下的紫外光光电性能。. 本项目的特色和创新之处在于采用具有同轴包裹SiO2氧化层的SiC纳米线场效应管作为紫外光敏传感器，应用聚焦离子束（FIB）方法来制备单根SiC纳米线场效应管，并采用背靠背串联连接两个纳米线场效应管作为紫外光探测器的结构设计。本项目可为新型紫外光探测器的开发提供相关科学依据，并对SiC纳电子器件的拓展应用及其功能多元化奠定相关理论和技术基础。

本项目针对目前紫外光探测器在恶劣环境（高温、高压和复杂气体环境）下的不稳定性和灵敏度低等问题，制备了一种基于随机网络型SiC纳米线,一种基于高定向多根SiC纳米线和三种基于单根SiC纳米线的紫外光探测器，对相应探测器进行了光电性能测试，并研究了相关物理问题。测试结果表明，SiC纳米线紫外光探测器具有很好的环境稳定性，.其吸收边在400nm左右，适合制作不需要滤波器的紫外光探测器。然而，器件的制备工艺对其性能的影响较大，不同的工艺，光电响应性能相差较大，并且器件的时间恢复性能较差和量子效率比较低。此外，在项目的研究过程中，发现了两种有趣的物理现象，1）在直径达200-300纳米的SiC纳米线器件中观察到了明显的量子尺寸效应，通过研究发现其主要原因为制备的SiC纳米线并不是单晶结构，而是主要由3nm左右的单晶圆盘构成，正是由于这一纳米尺寸结构导致了明显的紫外吸收光谱的蓝移；2）在采用FIB方法制备的SiC纳米器件的光电效应中，发现了异常的光电行为，表现为器件紫外光照射下，小的偏置电压时器件电阻增大，而在大的偏置电压时器件电阻变小，对这一器件异常光电行为的物理机制，目前还在进一步的研究中。经过三年的研究，基本完成了项目的预期研究内容与研究目标。