4H-SiC大面积高增益紫外雪崩光电二极管的研究与应用

本文主要探讨了高性能4H-SiC p-i-n型紫外雪崩光电二极管（UV avalanche photodiodes, APDs）在大尺寸（800微米直径）活性区域的应用研究。在现代科技领域，对于低水平紫外光检测的需求日益增长，特别是在环境监测、生物医学、防伪技术等应用中，大面积的UV探测器具有显著优势。4H-SiC是一种广泛应用于半导体器件的材料，其优异的耐高温和高频率特性使其在紫外光检测设备中表现出色。 研究人员在该文中介绍了一种优化的4H-SiC p-i-n结构设计，通过精心的晶体生长技术和精密的器件制造工艺，成功地提高了这些APDs的性能。他们报道了在室温下，这些APDs能够实现高达1.4×10^6的倍增增益，这意味着它们在接收低强度紫外光信号时具有极高的灵敏度。此外，当反向电压较低时，暗电流表现得相当低，约为10皮安（pA），这有助于减少背景噪声，提高信号的信噪比。 更为引人注目的是，该研究实现了85.5%的外部量子效率（external quantum efficiency, EQE）记录，这一数值在274纳米的紫外波长处达到顶峰，这是已报道的SiC APD中的最高值。高EQE意味着每单位入射光子能产生更多的电子-空穴对，从而增强了器件对紫外光的响应能力。这对于需要高效率探测器的场景，如紫外成像、紫外通信或紫外光谱分析，无疑具有重大意义。 这篇论文揭示了4H-SiC p-i-n紫外雪崩光电二极管在大尺寸设计上的突破性进展，展示了其在低级别紫外检测中的巨大潜力。通过优化的材料和工艺，作者不仅提升了器件的性能指标，还开创了SiC APD领域的一个新高度，为相关应用提供了强大的技术支撑。这项工作将促进紫外光探测技术的发展，推动相关领域的创新和进步。