【器件论文】研究化合物半导体中碰撞电离随电场和温度的变化及其在紫外雪崩光电二极管中的应用

        由伊朗阿米尔卡比尔技术大学的研究团队在学术会议2025 33rd International Conference on Electrical Engineering (ICEE)发布了一篇名为Investigation of Impact Ionization Variations Versus Electric Field and Temperature in Compound Semiconductors for UV-APD Applications（ 研究化合物半导体中碰撞电离随电场和温度的变化及其在紫外雪崩光电二极管中的应用）的文章。

摘要

        本文使用 Okuto–Crowell 模型及相关方程研究了两种载流子——电子和空穴的冲击电离系数。本文分析了这些系数在不同材料（特别是 GaN、AlₓGa₁₋ₓN、4H-SiC 和 Ga₂O₃）中随电场和温度的变化，这些材料适用于紫外雪崩光电二极管（APD）应用。由于它们的宽禁带，这些材料能够吸收紫外光，因此非常适合用于紫外光电探测器，从而无需昂贵的紫外高灵敏度探测器通常所需的滤光片。紫外探测器的典型结构是吸收区和倍增区分离（SAM）结构，由吸收区（A）和倍增区（M）组成。因此，对这两个区域所使用的材料进行研究至关重要。在倍增区选择具有高电离系数的材料，以适应高温和高电场条件尤为重要。在研究中，基于 Okuto–Crowell 模型计算的系数显示，GaN 具有极高的电离系数，约为 α_e = 10 × 10⁶ 和 α_h = 8 × 10⁵（电场 5 MV/m，温度 450 K）。此外，在较低温度（约 300 K）下，GaN 和 AlₓGa₁₋ₓN 由于晶格结构可表现出冲击或雪崩电离特性，而 4H-SiC 和 Ga₂O₃ 在此温度下则不显示雪崩条件。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/ICEE67339.2025.11213647