碳化硅（SiC）材料作为高温、高频以及大功率电子器件制备的理想半导体材料,近年来越来越受到世界各国的广泛关注。由于4H-SiC材料的宽带隙（ 3.26 eV）,用其制备的紫外光电探测器将具有可见盲/日盲特性,并且在高温条件下4H-SiC光电探测器的暗电流也比传统硅基探测器要低几个数量级。因此,4H-SiC材料被认为是制备紫外光电探测器的首选材料,所制备的紫外光电探测器可在极端条件下应用于生化检测、可燃性气体尾焰探测、臭氧层监测、短波通讯以及导弹羽烟的紫外辐射探测等领域。对于p-i-n结构4H-SiC紫外光电二极管,由于其较小的结电容和较大的并联电阻,使得器件在低电压工作时具有较低的噪声、较快的响应速度和较高的光电响应度,并且可在很强的可见及红外光背景下实现对紫外光的探测。近年来,已有一些关于4H-SiC紫外光电二极管的报道,包括肖特基、金属-半导体-金属（MSM）、p-i-n以及雪崩结构,并且6H-SiC紫外光电二极管已成功制备并实现商业化,但到目前为止关于高性能4H-SiC p-i-n紫外光电二极管的报道却很少。基于上述讨论,本文通过对p-i-n结构4H-SiC紫外光电二极管的研制,取得了以下重要结果:1.为了获得高性能的p-i-n结构4H-SiC紫外光电二极管,对器件结构进行了优化设计。首先,考虑到p-i-n光电二极管的结构特性,对4H-SiC基片各外延层的掺杂浓度进行设定。由于不同结深对器件光谱响应有较大影响,运用光生少数载流子的连续性方程对本征I层和p⁺层的宽度进行理论分析,计算结果表明,对于p⁺-n-（i）-n-n+结构光电二极管,在I层和p⁺层的宽度分别为0.5μm和0.2μm以及掺杂浓度分别为 1.0×10¹⁶/cm³和> 1.0×10¹⁹/cm³的条件下,所设计4H-SiC p-i-n紫外光电二极管的峰值响应波长位于260 nm,最大响应度可达到0.16 A/W。2.制备出高性能的4H-SiC p-i-n紫外光电二极管,其光学窗口面积为200×200μm²。在室温下对器件的光电特性进行测试,结果显示,在-5 V反向偏压下,该光电二极管的平均暗电流密度为2.5 pA/mm²,在270 nm波长的紫外光照射情况下,其产生的平均光电流与暗电流的比值大于四个数量级。通过电容-电压测试方法,得到该光电二极管的开启电压（ 2.97 V）以及本征I层的掺杂浓度( 4.5×10¹⁵/cm³)。光谱测试显示,在200 - 400 nm波段该光电二极管的峰值响应波长位于270 nm,响应度为0.13 A/W,对应外量子效率约为61%,并且器件的紫外可见比大于103。在270 nm处,该光电二极管的光谱探测率D^*最大值为3.6×10¹⁴ cm·Hz^1/2/W,对应噪声等效功率NEP大小为5.5×10^-17 W,并且器件在240 - 320 nm波长范围内的光谱探测率D^*均保持在高于1.0×10¹⁴ cm·Hz^1/2/W。光电特性测试结果表明,该光电二极管具有良好的可见盲特性,因此,其可在强的可见光背景下有效地进行紫外光探测。3.制备出δ掺杂结构4H-SiC p-i-n紫外光电二极管并进行性能测试,器件的光学窗口面积为200×200μm²。电学特性显示,在-5 V反向偏压下,该光电二极管的平均暗电流密度为12.5 pA/mm²。该紫外光电二极管在250-320 nm波段呈现较为平坦的光谱响应。在0 V～-5 V范围内,该光电管的峰值响应波长位于270 nm,响应度为0.1 A/W,对应外量子效率约为49.7%,此时,器件的光谱探测率D^*峰值为1.75×10¹⁴ cm·Hz^1/2/W,对应噪声等效功率NEP大小为1.15×10-16 W,并且器件在260-310 nm波长范围内的光谱探测率D^*均保持在高于1.0×10¹⁴ cm·Hz^1/2/W。在-10 V～-30 V偏压下,器件的峰值响应波长位于280 nm,响应度为0.12 A/W,对应外量子效率约为52%。可以看出,随着反向偏压的增大该光电二极管的峰值响应波长略有红移,并且器件的紫外可见比接近三个数量级,具备了良好的可见盲特性。4.设计版图并制备完成p-i-n结构4H-SiC紫外光电二极管一维阵列。电学测试结果显示,构成该阵列的各单管（单元）的暗电流一致性较好,但其值普遍偏大,分析其原因可能是由于钻蚀造成器件钝化层的破坏所致。但从制备结果上看,该一维阵列具备了较高的产率,构成该阵列的30个单管中仅有1个单元为不良点。针对器件性能出现的问题,将进行总结和制备工艺改进,以期制备出高性能的4H-SiC p-i-n紫外光电二极管一维阵列。