MBE生长的InSb和InASxSb1—x的载流子浓度剖面分布

在(111)InSb 和(100)GaAs 衬底上,用分子束外延技术生长了 InSb 和 InAs_xSb_(1-x)外延层。用自动电化学 C—V 法测量了外延层的载流子浓度剖面分布。结果表明:(1)外延层呈 P 型;(2)InSb/GaAs 异质外延层的载流子浓度为(1～2)×10~(16)cm~(-3),比相应的同质外延层 InSb/InSb 的(1～2)×10~(17)cm~(-3)小一个数量级;(3)生长层的载流子浓度剖面分布和质量取决于衬底表面的制备。讨论了有关问题。     

高温工作InAlSb的MBE生长及器件性能研究

接近室温的更高工作温度是第三代红外探测器发展的重要方向。本文论述了用MBE在InSb(100)衬底上外延生长制备P-i-N型三元In1-xAlxSb薄膜合金材料,并通过制备单元器件进行了验证。采用RHEED振荡和X射线双晶衍射对In1-xAlxSb薄膜的Al组分进行了调控和检测。5.3 μm厚薄膜的FWHM≈50 arcsec,Al组分约1.9%。10 μm×10 μm原子力表面粗糙度RMS≈0.6 nm。制备的单元器件获得了预期的理想效果,为下一步面阵焦平面的制备奠定了基础。     

4H-SiC同质外延层的质量表征

在高纯半绝缘4H-SiC偏8°衬底上同质外延生长了高质量的外延层,利用X射线双晶衍射、原子力显微镜(AFM)、汞探针C-V以及霍尔效应等测试方法,对样品的结晶质量、表面粗糙度、掺杂浓度以及电子迁移率进行了分析测试,证实外延层的结晶质量相对于衬底有着很大的改善。在同质外延7.5μm的外延层后,其半高宽从衬底的30.55arcsec减小到27.85arcsec;外延层表面10μm×10μm的粗糙度(RMS)为0.271nm;室温下,样品的掺杂浓度为1×1015cm-3时,霍尔迁移率高达987cm2/(V.s);浓度为1.5×1016cm-3时,霍尔迁移率为821cm2/(V.s)。77K时,霍耳迁移率分别为1.82×104cm2/(V.s)和1.29×104cm2/(V.s)。掺杂浓度的汞探针C-V测试结果与霍尔效应的实验数据一致。     

ALE法对InSb/GaAs异质薄膜电学性能的改进

以GaAs(100)为衬底,采用原子层外延(ALE)的方法在GaAs缓冲层和常规InSb外延层间引入85个周期约30 nm的InSb低温缓冲层,以快速降低InSb和GaAs界面间较大的晶格失配(14.6%)对外延层质量造成的不利影响,从而改进异质外延薄膜的电学性能。实验结果显示,ALE低温缓冲层能较快地释放晶格失配应力,降低位错密度。室温和77 K的Hall测试显示,引入低温ALE缓冲层生长的InSb/GaAs异质外延薄膜,其InSb外延层本征载流子浓度和迁移率等电学性能较常规的方法有着较大的改进。     

GaAs衬底上InP的直接外延生长及性能表征

用低压金属有机物气相外延(LP-MOCVD)技术,采用低温缓冲层生长法,在GaAs(100)衬底上直接生长了高质量的InP外延层.1.2 μm InP(004)面X射线衍射(XRD) ω-2θ和ω扫描半高全宽(FWHM)分别为373 arcsec和455 arcsec,在外延层中插入10周期Ga0.1In0.9P/InP应变超晶格后,其半高全宽分别下降为338 arcsec和391 arcsec.透射电子显微镜(TEM)测试显示,应变超晶格有效地抑制了失配位错穿进外延层,表明晶体质量得到了较大提高.     

高电子迁移率InP/InP外延材料的MBE生长

采用固态磷源分子束外延技术在InP(100)衬底上生长了高质量的InP外延材料.实验结果表明InP/InP外延材料的电学性质与诸多生长参数密切相关.根据霍耳测量结果,对生长条件和实验参数进行了优化,在生长温度为370℃,磷裂解温度为850℃,生长速率为0.791μm/h和束流比为2.5的条件下,获得了厚度为2.35μm的InP/InP外延材料.在77K温度下,电子浓度为1.55×1015cm-3,电子迁移率达到4.57×104cm2/(V·s).     

电学性能不反常的本征GaAs基InSb异质外延研究

采用三步工艺进行了GaAs基InSb的异质外延生长并结合实验数据和文献资料研究了生长温度和速率、InSb层的厚度、低温缓冲层质量和双In源工艺对材料Hall电学性能等的影响。发现温度和生长速率对室温载流子迁移率和本征载流子浓度影响不太大;晶体XRD FWHM随膜厚的增加而逐渐地减小;低温缓冲层的界面质量和厚度对表面形貌具有一定的影响,低温缓冲层的界面厚度不应小于30 nm,ALE低温缓冲层的方法可以降低局部表面粗糙度;实验发现在优化的工艺参数基础上采用双In源生长工艺可以生长出电学性能不发生反常的理想本征InSb异质外延薄膜材料。获得2μm厚GaAs基InSb层在300 K和77 K的Hall迁移率分别为3.6546×104 cm^2 V^-1 s^-1和7.9453×104 cm^2 V^-1 s^-1,本征载流子迁移率和电子浓度随温度的变化符合理论公式的预期。     

ZnCl2掺杂n型ZnSe的分子束外延生长

利用分子束外延(MBE)技术,以5N的ZnCl2作为掺杂源,在半绝缘GaAs (001)衬底上异质外延生长ZnSe:Cl单晶薄膜.研究发现,掺入ZnCl2后,ZnSe外延层的结晶质量和表面形貌与本征ZnSe外延层相比变差,双晶X射线摇摆曲线(DCXRC)的ZnSe (004)衍射峰半峰宽(FWHM)从432 arcsec增大到529 arcsec,表面均方根粗糙度(RMS)从3.00 nm增大到3.70nm.当ZnCl2掺杂源炉的温度为170℃时,ZnSe样品的载流子浓度达到1.238×1019 cm-3,可以满足结型器件制作和隧道结材料设计的要求.     

MBE生长中缓冲层对InSb/GaAs质量影响的研究

用分子束外延(MBE)方法在GaAs(001)衬底上外延生长了InSb薄膜,并研究了异质外延InSb薄膜生长中缓冲层对材料质量的影响.采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线双晶衍射(DCXRD)等方法研究了InSb/GaAs薄膜的表面形貌、界面特性以及结晶质量.通过生长合适厚度的缓冲层,获得了室温下DCXRD半高峰宽为272",迁移率为64 300 cm2V-1s-1的InSb外延层.     

采用界面失配阵列技术在GaAs衬底上生长GaSb

采用界面失配阵列（Interfacial Misfit arrays, IMF）技术深入研究了在GaAs衬底上外延生长GaSb,研究了生长温度、Sb：Ga等效原子通量比、AlSb过渡层厚度和GaSb外延层厚度对材料结构质量的影响。其中,生长温度、AlSb过渡层厚度是影响GaSb材料结构质量的重要因素,通过高分辨率X射线衍射（HRXRD）研究,HRXRD测量材料的衍射峰半高全宽（FWHM）值对这两个参数的变化非常敏感,而Sb：Ga等效原子通量比（Effective atomic flux ratio）,在富Sb条件下,材料结构质量受其变化影响有限,GaSb衍射峰FWHM值随其变化轻微,但是GaSb材料层结构质量随其厚度增加而提高。优化的条件为GaSb材料生长温度约为515 ℃, AlSb过渡层厚度为5 nm。制备10 nm厚的GaSb外延层,经HRXRD测试,其衍射峰FWHM值仅为约15 arcsec, 与商用GaSb衬底的衍射峰FWHM值相当。生长于其上的量子霍尔器件,在1.8 K及无电场偏压测量条件下,电子迁移率高达1.5×10⁵ cm²/Vs,达到了GaSb衬底上器件性能水平。     

InSb红外焦平面器件γ辐照损伤初步研究

用Co60作γ辐照源对InSb光伏二极管列阵和InSb凝视红外焦平面器件进行了高能辐照损伤实验。在5000rad剂量下观测到二极管优值因子RoA下降了一个数量级,从3.6×105～4.3×105??cm2下降到2.5×104～2.7×104??cm2。在10000rad及以上剂量观测到64×64元凝视焦平面热成像性能的显著退化。     

InSb晶体表面碟形坑缺陷

文章用金相显微镜观察、统计了InSb晶片扩散前、后,经择优腐蚀后呈碟形坑的表面 微缺陷。结果显示这类缺陷的一部分是InSb晶体原生缺陷,一部分由扩散诱生。分析后认为由扩散诱生这类缺陷的原因主要为晶片表面粘污,已证实清洗更洁净的晶片,能有效抑制扩散过程中诱生的这类缺陷。     

重频激光辐照半导体损伤的有限元分析

在考虑到材料热力学参数随温度变化的前提下,以热传导方程和热弹方程为基础,采用有限元分析算法,考查了200ns脉宽、1064nm波长重频激光辐照下,半导体材料InSb体内的温升和热应力分布,分析了由温升效应所致该材料的损伤破坏类型,探讨了热熔融损伤和热应力损伤阈值随光斑尺寸、脉宽、重复率、脉冲次数等的变化规律。     

光伏InSb探测器R0A值的测试与分析

对所生产的光伏InSb器件R0A值进行了测试,结面积为 φ2.9mm的单元器件R0A值在5.71×104～5.75×106Ωcm2之间,50×100μm2的线列器件典型R0A值为3×104Ωcm2,对测试结果进行了分析.讨论了器件表面漏电对R0A值的影响.     

InSb凝视红外焦平面组件研制和应用

研制成功了采用光伏InSb二极管列阵工艺、直接注入Si CMOS读出电路、微型玻璃杜瓦和微型节流制冷机的 6 4× 6 4元InSb红外焦平面组件。焦平面组件平均探测率约 1× 10 11cmHz1 2 W-1,平均量子效率约 72 %,响应率非均匀性约 18%,无效像元率约 0 .5 %。其性能参数满足红外成像制导的技术要求 ,已成功进行了凝视红外成像探测系统外场试验。     

InSb晶片化学抛光研究

机械抛光会给InSb晶片表面造成一定程度的机械损伤,增加表面的粗糙度,从而影响器件的性能.化学抛光可以有效地去除表面划痕,改善晶片的表面形貌,降低粗糙度.用低浓度的澳一甲醇溶液对机械抛光后的InSb晶片进行了化学抛光,并对化学抛光前后的InSb晶片进行了表面形貌、总厚度偏差(TTV),粗糙度、表面组分和杂质对比分析.实验结果表明,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,腐蚀速率平稳且容易控制,能有效去除表面划痕,从而得到光滑、平坦的表面.晶片表面的粗糙度为6.443nm,TTV为3.4μm,In/Sb原子比接近1.与传统的腐蚀液CP4-A,CP4-B相比,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,可以获得更低的表面粗糙度和TTV,且In/Sb的原子比更接近于1.     

32×32面阵InSb CID器件设计和研制

本文介绍了32×32面阵InSb电荷注入器件(CID)工作原理,着重于面阵结构的设计思想,InSb MIS结构电特性分析,及面阵器件工艺实现方法。并给出器件性能分析结果。     

InSb抛光片表面粗糙度分析

研究了影响InSb抛光片表面的粗糙度的因素,通过实验数据及理论分析,用化学机械抛光的方法有效的降低了InSb抛光片表面的粗糙度。     

InSb带间法拉第转角的振荡现象

在低温下,用连续CO激光器观察到了InSb带间法拉第转角随外磁场变化的振荡现象,振荡的产生可归结于电子相继跃迁到导带的不同朗道子能级,实验测量和理论的估算进行了比较.     

InSb磁敏旋转传感器

InSb磁敏电阻是InSb旋转传感器的核心部件.研究了它的物理磁阻效应和几何磁阻效应.格子型磁敏电阻具有较大的灵敏度和初始值.将磁敏电阻设计成桥式电路,电阻条宽0.24mm,间隔0.04mm,总尺寸为3mm×4mm.齿轮的分度圆周节Pr=0.62πmm,模数m=0.62mm.