第三代半导体紫外探测材料及器件关键技术

国家重点研发计划战略性先进电子材料重点专项

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项目针对我国在紫外探测和成像领域的重大需求,基于宽禁带半导体的材料性能优势,在已有研究工作基础上,深入研究高灵敏度紫外雪崩光电探测器的相关材料与器件科学技术问题,同时关注未来量子信息、医学成像、深空探测和国防预警等领域关键应用,适时、有重点地开展紫外单光子多元成像器件的研究,并开展演示验证工作。

为了实现紫外探测技术的跨越发展,围绕着专门针对微弱紫外光探测的核心半导体器件-宽禁带半导体紫外雪崩光电探测器,在前期研究工作基础上,设置4个课题,分别对应材料、器件、物理、和系统4个层面;通过从材料生长到器件研制、再到系统集成和应用演示的全链条、一体化技术攻关研究,有力推动宽禁带半导体紫外探测技术的实用化进程。

在材料研究方面,设立课题一:宽禁带半导体雪崩光电探测器外延关键技术。该课题注重器件性能对材料质量的依赖关系,将解决材料生长的关键问题和基本生长理论研究作为本项目研究的重点,深入开展高Al组分AlGaN材料和SiC材料的外延生长研究,提高材料性能,为器件研制课题提供高质量的外延材料。

在器件研究方面,设立课题二:高增益紫外雪崩光电探测器与成像芯片制备技术。该课题将重点开展AlGaN基日盲紫外APDSiC紫外单光子探测器件的制备工艺研究,在实现具有较高性能单管SiC紫外单光子探测器的基础上,进一步开展SiC紫外APD多元成像器件制备技术研究,提升多元器件的一致性。

在物理研究方面,设立课题三:宽禁带半导体雪崩光电探测器物理与新结构器件。该课题将重点研究与宽禁带半导体APD相关的材料与器件物理问题,为课题一的外延生长研究和课题二的器件工艺研究提供理论依据和改进建议,进行往复优化。

在系统集成方面,设立课题四:紫外探测阵列读出电路与成像系统集成技术。该课题将在课题二的器件研究基础上,开展紫外探测系统的集成应用研究,包括开发紫外探测阵列的读出电路等技术,并进行演示验证。

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图1 总体技术路线图


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