La détection de la lumière ultraviolette faible présente d'importantes perspectives d'application dans des domaines tels que l'alerte incendie, la détection corona et la détection des espaces lointains. Les photodiodes à avalanche (APD) présentent les avantages d'une efficacité quantique élevée, d'un gain élevé et d'une facilité d'intégration, ce qui les rend plus adaptées à la détection de la lumière ultraviolette. En termes de matériaux, par rapport au Si, les matériaux semi-conducteurs à large bande interdite représentés par GaN et SiC peuvent protéger efficacement l'influence de la lumière visible et infrarouge, démontrant ainsi des avantages significatifs dans le domaine de la détection ultraviolette. Parmi eux, le 4H-SiC présente les avantages d'une conductivité thermique élevée, d'un champ électrique critique élevé et d'un rapport élevé entre le coefficient d'ionisation trou et électronique, ce qui en fait un matériau idéal pour la fabrication de photodétecteurs ultraviolets à avalanche. PAM-XIAMEN peut offrirPlaque épi 4H-SiCpour la fabrication d'APD. Les épistructures détaillées du 4H-SiC APD sont les suivantes :
1. Structure de plaquette 4H-SiC APD
N°1
| Structure de l'épi | Épaisseur | Concentration de dopage |
| couche de finition p+ | 0,1um | 2×1019cm-3 |
| p épicouche | 0,2um | 2×1018cm-3 |
| p- épicouche | 0,5um | 3×1015cm-3 |
| n+ épicouche | 2um | 1×1019cm-3 |
| Substrat n+ 4H-SiC |
N°2
| Structure de l'épi | Épaisseur | Concentration de dopage |
| couche de contact n+ | 0,15um | 1×1019cm-3 |
| n épicouche | 0,2um | 1×1018cm-3 |
| n- couche multiplicatrice d'avalanche | 0,78um | 1×1015cm-3 |
| p épicouche | 10um | 3×1018cm-3 |
| Substrat n+ 4H-SiC |
La recherche a montré que la croissance hors axe de 4 ° de la plaquette de SiC et l'anisotropie de la mobilité des porteurs provoquent une dérive latérale des porteurs photogénérés le long de la direction [1120] lorsqu'ils sont collectés par l'électrode. La différence dans l'efficacité de collecte des porteurs photogénérés par l'électrode dans les directions [11¯20] et [¯1¯120] entraîne une accumulation de porteurs non uniforme, ce qui conduit ensuite à un blindage de champ électrique non uniforme au sein de l'APD, et conduit finalement à une rupture par avalanche non uniforme du dispositif. Par conséquent, approfondir la compréhension des états d’avalanche des dispositifs est bénéfique pour concevoir des structures de dispositifs SiC APD de manière plus raisonnable et fournit une direction importante pour améliorer l’efficacité de détection de photons uniques des dispositifs.
2. Applications des photodiodes à avalanche SiC
Les APD présentent les avantages d'un gain interne élevé et d'une réactivité élevée, qui peuvent détecter efficacement les signaux faibles et améliorer le rapport signal/bruit des appareils. Le détecteur ultraviolet basé sur la matrice SiC APD présente de larges perspectives d'application dans des domaines tels que l'alerte incendie, la détection environnementale, la communication ultraviolette, la recherche astronomique et les applications médicales.
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