用于高品质光电探测器的砷化镓光场效应晶体管

用于高品质光电探测器的砷化镓光场效应晶体管

光电探测器已经成为汽车行业的一个重要组成部分。汽车上利用光电传感器实现对汽车前照灯、倒车灯、仪表灯和转向灯等光电系统的控制。光电探测器利用光照引起被照射材料电导率变化的原理，将光信号转换为电信号，实现对汽车相应装置的控制。光电探测器的关键组件为光场效应晶体管，其品质高低直接关系到光电探测器的品质。另外，近些年汽车行业朝着智能化、自动驾驶的方向发展，开始将光电探测器应用到自动导航、自适应巡航中，因而对光电探测器品质的要求进一步提高。对此，研究了基于砷化镓材料，给出一种利用砷化镓材料构成的光场效应晶体管，并将其用在光电探测器中，实现具有高灵敏度、高响应速度等优良特性的高品质光电探测器。

砷化镓材料为一种化合物半导体材料，与常用的半导体材料硅相比，其具有禁带宽度大、电子迁移率高、电子饱和漂移速度高等特性。将砷化镓材料替换光场效应晶体管中的硅感光材料，并安装在普通的光电探测器中。为了分析基于砷化镓的光电探测器使用性能，首先考虑光伏效应和光电效应建立光电探测器的理论模型，之后对理论模型进行电子、单束质子和双束质子的光照仿真测试。同时，在室温环境下，对光电探测器进行真实光照试验，设置光照波长为350～875nm。当发射器发出特定波长后，对光电探测器产生的电信号（电压）进行检测。记录检测时间和电压幅值等。同时，改变发射波长，记录光电探测器的响应时间。结果显示：①仿真和试验结果具有较高的一致性；②与传统硅材料光电探测器相比，基于砷化镓的光电探测器具有较高的响应速度、灵敏度且功率消耗较低；③考虑光伏效应和光电效应建立的光电探测器理论模型论，能够真实描述光电探测器的使用性能。此外，基于砷化镓的光电探测器除可应用于汽车行业外，还可以应用于航空航天领域。

JayaGaitondeetal.SAE

2016-01-0094.

编译：李臣