用于高品質光電探測器的砷化鎵光場效應晶體管

用于高品質光電探測器的砷化鎵光場效應晶體管

光電探測器已經成為汽車行業的一個重要組成部分。汽車上利用光電傳感器實現對汽車前照燈、倒車燈、儀表燈和轉向燈等光電系統的控制。光電探測器利用光照引起被照射材料電導率變化的原理，將光信號轉換為電信號，實現對汽車相應裝置的控制。光電探測器的關鍵組件為光場效應晶體管，其品質高低直接關系到光電探測器的品質。另外，近些年汽車行業朝著智能化、自動駕駛的方向發展，開始將光電探測器應用到自動導航、自適應巡航中，因而對光電探測器品質的要求進一步提高。對此，研究了基于砷化鎵材料，給出一種利用砷化鎵材料構成的光場效應晶體管，并將其用在光電探測器中，實現具有高靈敏度、高響應速度等優良特性的高品質光電探測器。

砷化鎵材料為一種化合物半導體材料，與常用的半導體材料硅相比，其具有禁帶寬度大、電子遷移率高、電子飽和漂移速度高等特性。將砷化鎵材料替換光場效應晶體管中的硅感光材料，并安裝在普通的光電探測器中。為了分析基于砷化鎵的光電探測器使用性能，首先考慮光伏效應和光電效應建立光電探測器的理論模型，之后對理論模型進行電子、單束質子和雙束質子的光照仿真測試。同時，在室溫環境下，對光電探測器進行真實光照試驗，設置光照波長為350～875nm。當發射器發出特定波長后，對光電探測器產生的電信號（電壓）進行檢測。記錄檢測時間和電壓幅值等。同時，改變發射波長，記錄光電探測器的響應時間。結果顯示：①仿真和試驗結果具有較高的一致性；②與傳統硅材料光電探測器相比，基于砷化鎵的光電探測器具有較高的響應速度、靈敏度且功率消耗較低；③考慮光伏效應和光電效應建立的光電探測器理論模型論，能夠真實描述光電探測器的使用性能。此外，基于砷化鎵的光電探測器除可應用于汽車行業外，還可以應用于航空航天領域。

JayaGaitondeetal.SAE

2016-01-0094.

編譯：李臣