研究目的
研究具有高光学增益和对紫外线辐射敏感的4H-SiC紫外光电晶体管的性能和工作原理。
研究成果
所制备的4H-SiC紫外光电晶体管在光学增益、灵敏度及可见光抑制方面较现有最先进技术展现出显著提升。基于光生电子-空穴对导致势垒高度变化的器件工作原理已通过实验验证。该器件结构便于集成，并可通过增设减反射涂层等附加层实现性能优化潜力。
研究不足
该研究未包含动态分析（如瞬态响应），而要全面理解该器件的性能并将其与其他半导体技术制成的电光器件进行比较，动态分析是必不可少的。
1：实验设计与方法选择：
本研究涉及4H-SiC紫外光电晶体管的制备与表征，该器件专为检测波长低于380 nm的紫外辐射而设计。通过优化器件结构使电场延伸至辐射表面，以实现光生电子-空穴对的高效分离。
2：样品选择与数据来源：
器件制备始于100 mm 20 mΩ·cm n型4H-SiC衬底，后续经过外延生长及离子注入、热退火、金属层沉积等工艺步骤。
3：实验设备与材料清单：
采用HP 4155B半导体参数分析仪进行电学与光学特性测试；使用LOT-Quantum Design MSH-150单色光学系统（配备50 W Xe弧光灯）进行紫外光选择；通过THORLABS光学功率计PM100D及S120VC光电二极管功率传感器测量光功率密度。
4：实验流程与操作规范：
光电晶体管采用浮栅配置工作模式（栅极悬浮、源极接地、漏极施加外接电压）。分别进行暗态条件下的电学特性测试与紫外辐射下的光学特性测试。
5：数据分析方法：
通过光电流与光功率密度测量数据提取响应度与光学增益参数，并计算动态范围以评估器件性能。
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THORLABS optical power and energy meter PM100D
PM100D
THORLABS
Used to measure the optical power densities for each monochromatic wavelength.
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S120VC photodiode power sensor
S120VC
THORLABS
Used to measure the optical power densities at chuck level.
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LOT-Quantum Design MSH-150 monochromatic optical system
MSH-150
LOT-Quantum Design
Used to select the UV light in the range between 200 and 400 nm.
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HP 4155B semiconductor parameter analyzer
4155B
HP
Used for electrical and optical characterizations of the phototransistor.
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