A detecção de luz ultravioleta fraca tem importantes perspectivas de aplicação em áreas como alerta de incêndio, detecção de corona e detecção de espaço profundo. Os fotodiodos Avalanche (APDs) têm as vantagens de alta eficiência quântica, alto ganho e facilidade de integração, tornando-os mais adequados para detecção de luz ultravioleta. Em termos de materiais, em comparação com o Si, os materiais semicondutores de banda larga representados por GaN e SiC podem proteger eficazmente a influência da luz visível e infravermelha, demonstrando vantagens significativas no campo da detecção ultravioleta. Entre eles, o 4H-SiC tem as vantagens de alta condutividade térmica, alto campo elétrico crítico e alta proporção de buraco para coeficiente de ionização de elétrons, tornando-o um material ideal para fazer fotodetectores ultravioleta de avalanche. PAM-XIAMEN pode oferecerEpiwafer 4H-SiCpara fabricação de APD. As epi-estruturas detalhadas do 4H-SiC APD são as seguintes:
1. Estrutura de wafer 4H-SiC APD
Nº 1
| Estrutura Epi | Espessura | Concentração de dopagem |
| camada de cobertura p+ | 0,1um | 2×1019cm-3 |
| p depiladora | 0,2um | 2×1018cm-3 |
| p- epicamada | 0,5um | 3x1015cm-3 |
| n+ epicamada | 2um | 1×1019cm-3 |
| substrato n+ 4H-SiC |
Nº 2
| Estrutura Epi | Espessura | Concentração de dopagem |
| n+ camada de contato | 0,15um | 1×1019cm-3 |
| n depiladora | 0,2um | 1×1018cm-3 |
| n- camada multiplicadora de avalanche | 0,78um | 1×1015cm-3 |
| p depiladora | 10um | 3x1018cm-3 |
| substrato n+ 4H-SiC |
A pesquisa mostrou que o crescimento de 4° fora do eixo do wafer de SiC e a anisotropia da mobilidade do portador causam desvio lateral dos portadores fotogerados ao longo da direção [1120] quando coletados pelo eletrodo. A diferença na eficiência de coleta de portadores fotogerados pelo eletrodo nas direções [11¯20] e [¯1¯120] resulta em acúmulo não uniforme de portadores, o que subsequentemente leva a uma blindagem não uniforme do campo elétrico dentro do APD, e, em última análise, leva à quebra de avalanche não uniforme do dispositivo. Portanto, aprofundar a compreensão dos estados de avalanche dos dispositivos é benéfico para projetar estruturas de dispositivos SiC APD de forma mais razoável e fornece uma orientação importante para melhorar a eficiência de detecção de fótons únicos dos dispositivos.
2. Aplicações de fotodiodos SiC Avalanche
Os APDs têm as vantagens de alto ganho interno e alta capacidade de resposta, que podem detectar sinais fracos com eficácia e melhorar a relação sinal-ruído dos dispositivos. O detector ultravioleta baseado na matriz SiC APD tem amplas perspectivas de aplicação em áreas como alerta de incêndio, detecção ambiental, comunicação ultravioleta, pesquisa astronômica e aplicações médicas.
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