基于β-Ga2O3材料的“日盲型”紫外光通信應(yīng)用研究.pdf

1、由于臭氧層的吸收，波長(zhǎng)在200-280nm的紫外光在地球表面幾乎不存在，通常稱(chēng)為“日盲區(qū)”，工作在該區(qū)域的通信系統(tǒng)被稱(chēng)為日盲紫外通信。相比于無(wú)線通信、紅外通信、激光通信，日盲紫外通信因具有準(zhǔn)確率高、保密性好、不受環(huán)境干擾等優(yōu)點(diǎn)，儼然成為各國(guó)軍事競(jìng)爭(zhēng)的研究重點(diǎn)。
　　紫外通訊系統(tǒng)中最核心的部件是日盲紫外光電探測(cè)器。β-Ga2O3的帶隙為4.9～5.1 eV，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在254nm，且具有高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，是理想的日盲光電探測(cè)

2、器材料。由于β-Ga2O3薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程很容易引入氧空位等缺陷，制備獲得的基于純?chǔ)?Ga2O3薄膜的光電探測(cè)器往往具有較高的暗電流，探測(cè)器性能不佳。本文重點(diǎn)開(kāi)展了Mg摻雜β-Ga2O3薄膜的生長(zhǎng)，有效地減少了氧空位，降低了暗電流，提高了探測(cè)器性能，并設(shè)計(jì)了基于Mg:β-Ga2O3薄膜的日盲型紫外通信系統(tǒng)。主要獲得了以下研究成果:
　　(1)采用磁控濺射法在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)Mg摻雜β-Ga2O3芯片。在常溫和大氣壓0.8Pa的條件下

3、，在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)Mg摻雜β-Ga2O3薄膜4小時(shí)，然后在800℃的條件下退火4小時(shí)。在掃描電子顯微鏡(SEM)下觀察，薄膜表面平整，薄膜生長(zhǎng)結(jié)果良好。紫外光吸收測(cè)試結(jié)果表明，Mg摻雜β-Ga2O3薄膜對(duì)200nm以下紫外光強(qiáng)烈吸收，帶隙超過(guò)4.9eV，對(duì)254nm紫外光非常敏感。電學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，Mg摻雜β-Ga2O3薄膜光暗比超過(guò)40倍，響應(yīng)速度快，其上升沿時(shí)間常數(shù)為τr1=0.33s和τr2=8.84s，下降沿時(shí)間常數(shù)為τd

4、=0.02s，比β-Ga2O3薄膜具有更大的光暗比和更快的響應(yīng)時(shí)間。
　　(2)開(kāi)發(fā)差分脈沖調(diào)制解調(diào)程序。使用matlab對(duì)常用調(diào)制方式的功率、帶寬、傳輸容量等方面進(jìn)行仿真，選擇適合本系統(tǒng)的差分脈沖位置調(diào)制(DPPM)調(diào)制方式。使用VerilogHDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)DPPM調(diào)制解調(diào)程序，該程序具有可靠性高、通信速率快、傳輸容量大等優(yōu)點(diǎn)。該程序設(shè)計(jì)了多個(gè)通信速率，可以在不同的通信速率下測(cè)試探測(cè)器的性能。
　　(3)設(shè)計(jì)并搭建基于現(xiàn)場(chǎng)