La detección de luz ultravioleta débil tiene importantes perspectivas de aplicación en campos como la advertencia de incendios, la detección de corona y la detección del espacio profundo. Los fotodiodos de avalancha (APD) tienen las ventajas de una alta eficiencia cuántica, alta ganancia y facilidad de integración, lo que los hace más adecuados para detectar luz ultravioleta. En términos de materiales, en comparación con el Si, los materiales semiconductores de banda prohibida amplia representados por GaN y SiC pueden proteger eficazmente la influencia de la luz visible e infrarroja, lo que demuestra ventajas significativas en el campo de la detección ultravioleta. Entre ellos, el 4H-SiC tiene las ventajas de una alta conductividad térmica, un alto campo eléctrico crítico y una alta relación de coeficiente de ionización de hueco a electrón, lo que lo convierte en un material ideal para fabricar fotodetectores ultravioleta de avalancha. PAM-XIAMEN puede ofrecerOblea de 4H-SiCpara la fabricación de APD. Las epiestructuras detalladas de 4H-SiC APD son las siguientes:
1. Estructura de oblea APD 4H-SiC
No. 1
| Estructura Epi | Espesor | Concentración de dopaje |
| capa de tapa p+ | 0.1um | 2×1019cm-3 |
| p epicapa | 0.2um | 2×1018cm-3 |
| p- epicapa | 0.5um | 3×1015cm-3 |
| n+ epicapa | 2um | 1×1019cm-3 |
| n+ sustrato 4H-SiC |
No. 2
| Estructura Epi | Espesor | Concentración de dopaje |
| n+ capa de contacto | 0,15 µm | 1×1019cm-3 |
| n epicapa | 0.2um | 1×1018cm-3 |
| n- capa multiplicadora de avalanchas | 0,78um | 1×1015cm-3 |
| p epicapa | 10um | 3×1018cm-3 |
| n+ sustrato 4H-SiC |
La investigación ha demostrado que el crecimiento de 4° fuera del eje de la oblea de SiC y la anisotropía de la movilidad del portador provocan una deriva lateral de los portadores fotogenerados a lo largo de la dirección [1120] cuando los recoge el electrodo. La diferencia en la eficiencia de recolección de portadores fotogenerados por el electrodo en las direcciones [11¯20] y [¯1¯120] da como resultado una acumulación no uniforme de portadores, lo que posteriormente conduce a un blindaje de campo eléctrico no uniforme dentro del APD. y, en última instancia, conduce a una avería no uniforme del dispositivo por avalancha. Por lo tanto, profundizar la comprensión de los estados de avalancha de los dispositivos es beneficioso para diseñar estructuras de dispositivos APD de SiC de manera más razonable y proporciona una dirección importante para mejorar la eficiencia de detección de fotón único de los dispositivos.
2. Aplicaciones de los fotodiodos de avalancha de SiC
Los APD tienen las ventajas de una alta ganancia interna y una alta capacidad de respuesta, lo que puede detectar eficazmente señales débiles y mejorar la relación señal-ruido de los dispositivos. El detector ultravioleta basado en la matriz SiC APD tiene amplias perspectivas de aplicación en campos como advertencia de incendios, detección ambiental, comunicación ultravioleta, investigación astronómica y aplicaciones médicas.
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