隨著碳化硅等第三代半導體材料的制備和研究工作取得巨大的進展，對基于碳化硅材料的紫外探測器件的研究得到了業界更多的關注。紫外探測器可以探測10nm-400nm波長范圍的紫外光，“日盲”紫外探測器主要是用于探測中紫外內波長240nm-280nm的范圍。

因為大氣層中暖層對200nm以下的深紫外線存在強烈的吸收，對流層和平流層之間的臭氧層會吸收200-300nm的紫外線，波長在240-280nm的太陽光被完全吸收無法到達地面，這個被完全吸收的紫外窗口被稱為“日盲”區，如果在這個“日盲”紫外窗口出現紫外光，就可以在沒有太陽紫外輻射背景的情況下被有效探測。

同時，這種紫外探測器件對可見光和紅外光光譜區域也沒有響應，這也就有效避免了其他光源干擾。除了“日盲”特性之外，相比較于光電倍增管和采用硅材料制備的增強型紫外探測器，SiC材料以其獨特的電學特性、光學特性，制備的紫外探測器還具有小巧輕便、構造簡單、成本低，在諸多軍事和民用領域有著極高的應用潛力。本文將基于碳化硅的PIN紫外光電探測器的仿真進行介紹。

碳化硅PIN光電探測器基本結構

首先根據圖1典型PIN光電探測器的結構圖構建圖二的摻雜分布圖。為了使得光學仿真更加真實，圖中構建了反射率百分百的鋁電極（玫紅色線），以及作為鈍化層的二氧化硅，并在器件表面覆蓋上空氣。

圖1

圖2

碳化硅之所以可以作為紫外探測器的重要原因在于其吸收系數在紫外波段較大，光學仿真前為了得到更加準確的結果我們查閱文獻對其紫外波段的吸收系數進行校正，得到圖3碳化硅的光吸收系數。

圖3

光學仿真

根據圖3的吸收系數，我們構建如圖4的光學仿真工程結構，可以得到圖5的光學仿真結果。圖4中的wave為光波長，設置仿真范圍從0.2um-0.4um（200nm-400nm），步長設置為0.02um（20nm）。圖5中展示的是300nm波長光在碳化硅中的光子吸收密度分布，在圖中也可以觀察到因為電極產生衍射后光子吸收密度分布的變化。

圖4

圖5

仿真結果

經過電學仿真后（電極條件設置為0V偏壓），可以得到如下圖6-圖8空穴電流密度，電場以及電勢分布圖。最后根據各波長下的光電流結果可以計算得到圖9的光譜響應曲線和QE曲線。

圖6

圖7

圖8

圖9

本文器件結構參考廈門大學侯巖松碩士畢業論文