柔性无机半导体PIN光电二极管的光电特性研究

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1、柔性无机半导体PIN光电二极管的光电特性研究ThephotoelectriccharacterizationofflexibleinorganicPINphotodiodes学科专业：微电子学与固体电子学作者姓名：党孟娇指导教师：秦国轩教授天津大学微电子学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示

2、了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着微电子产业的迅速发展，人们对于电子产品的要求也越来越丰富。柔性电子以其轻质、可弯曲、抗冲击性好等优势迅速地发展起来。而现在信息传递和探测方面对于光的广泛利用也使得柔

3、性光电器件的呼声越来越高。将二者结合形成柔性光电器件也就成为了柔性电子领域必然的发展趋势。因此，本文重点研究++了柔性单晶硅和锗纳米薄膜P区-本征区-N区（PIN）光电二极管的制作过程及其性能表征。本文在最开始介绍了现有的几种柔性半导体材料和相应的制作工艺方法，并详细的介绍了本课题所用柔性PIN光电二极管的设计、制作和测试的过程与结果。测试结果表明，所制作的柔性PIN光电二极管工作性能良好，而且对于弯曲形变的承受能力也良好。同时，为了对柔性PIN光电二极管的性能和内在工作机制有更深刻的了解，本课题还采用仿真的方法对柔性PIN光电二极管进行了分析验证。先进行了器件性能仿

4、真，重点观察影响柔性PIN光电二极管工作性能的主要因素。随后，本论文又对柔性PIN光电二极管做了应力有限元仿真分析。经仿真观察发现，柔性PIN光电二极管的几何中心位置是其在弯曲状态下承受应力最大的地方，也就是最容易发生断裂或移位的地方。最后，论文基于测试结果对于可能对柔性PIN光电二极管光电流特性造成影响的因素进行了系统的理论分析，包括柔性PIN光电二极管的本征区尺寸、入射光条件以及二极管有源区的材料等。同时，对于一些纳米薄膜和柔性衬底本身的性质可能对柔性PIN光电二极管光电性能所造成的影响进行了分析。关键词：柔性电子，PIN光电二极管，TCAD仿真，锗，硅，光电流I

5、ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmicroelectronicsindustry,peoplehavemorerequirementsforelectronicproducts.Flexibleelectronicsdevelopsrapidlyduetoitsadvantagesoflightweight,flexibilityandresistancetoimpact.Now,thewideuseoflightinthefieldofinformationtransmissionanddetectionmakesthevoiceo

6、fflexibleoptoelectronicdeviceshigher.Flexibleoptoelectronicdeviceshavebecomeaninevitabletrendinthefieldofflexibleelectronics.Therefore,thispaperfocusesonthefabricationprocessandcharacterizationofflexiblesingle-crystallinesiliconandgermaniumnanomembranep-intrinsic-n(PIN)photodiodes.First

7、ly,severalkindsofexistedflexibleelectronicmaterialsandcorrespondingproductionmethodwereintroduced.Then,thedesign,fabricationandtestingprocessofflexiblePINphotodiodeusedinthisprojectareintroducedindetails.ThetestresultsshowthattheflexiblePINphotodiodeshaveperfectperformanceandar