熔体外延法生长截止波长8～12μm InAs1-xSbx单晶的透射光谱

用熔体外延法在InAs衬底上成功地生长了截止波长为8～12mm的InAs1-xSbx单晶.用红外光谱仪测量了样品的透射光谱.提出了组分微观分布函数的概念,并计算了InSb单晶和3种不同组分InAs1-xSbx样品的透射光谱.结果表明,实验测得的样品截止波长与计算得到的数据基本一致,从而证实了熔体外延法生长的InAs1-xSbx单晶的禁带宽度变窄现象,并认为组分微观分布的不均匀性可能影响Ⅲ-Ⅴ族混晶的能带结构.     

截止波长12μm的InAs0.04Sb0.96/GaAs的熔体外延生长及特性研究

用熔体外延(ME)法在半绝缘(100)GaAs衬底上成功生长出了截止波长为12 μm的InAs0.04Sb0.96外延层.傅立叶变换红外(FTIR)透射光谱揭示,InAsSb合金的禁带宽度被强烈变窄.通过分析InAs0.04Sb0.96外延层载流子浓度的温度依存性表明,其室温禁带宽度为0.105 5 eV,与透射光谱测得的数值很好地一致.通过测量12～300 K的吸收光谱,研究了InAs0.04Sb0.96/GaAs的禁带宽度的温度依存性.霍尔测量得出300 K下样品的电子迁移率为4.47×104 cm2/Vs,载流子浓度为8.77×1015 cm-3;77 K下电子迁移率为2.15×104 cm2/Vs,载流子浓度为1.57×1015 cm-3;245 K下的峰值迁移率为4.80×104 cm2/Vs.     

用熔体外延法生长的截止波长10μm以上的InAsSb单晶

用熔体外延法,在液相外延系统中,在InAs衬底上成功地生长出了截止波长为11μm的InAsSb单晶.虽然使用液相外延设备,但熔体外延具有不同于液相外延等常规晶体生长方法的创新生长工艺.红外傅里叶光谱测量证明InAsSb材料的截止波长超过10μm.X射线衍射光谱揭示InAsSb外延层具有相当完美的晶体取向结构,且与InAs衬底取向一致,均为(100)方向.霍尔测量结果给出295K下,InAsSb的电子迁移率为4.75×104cm2/Vs,截流子浓度为3.61×1016cm-3;77K下电子迁移率为2.86×104cm2/Vs,载流子浓度为1.50×1016cm-3.数据显示这种材料具有研制新型探测器的良好前景.     

长波InAsSb材料的结构特性研究

用熔体外延(ME)法在InAs衬底上生长了InAsSb外延层,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的横截面,并测量出外延层的厚度达到100μm,用X-射线衍射(XRD)谱研究了InAsSb外延层的结构性质。测量结果表明,InAs/InAs0.023Sb0.977单晶具有相当完美的晶体取向结构及良好的结晶质量,这可能得益于100μm的外延层厚度基本消除了外延层与衬底之间晶格失配的影响。电子探针微分析(EPMA)测量的元素分布图像显示,Sb(锑)元素在外延层中的分布相当均匀。     

熔体外延法生长的截止波长12 μm的InAs0.04Sb0.96的电学性质

用Van der Pauw法研究了熔体外延(ME)法生长的截止波长为12 μm的InAs0.04Sb0.96单晶电学性质,测量了其电学性质随温度的变化,结果为300 K时,n＝2.3×1016 cm-3,μ＝6×104 cm2/Vs;200 K时,n＝1×1015 cm-3,μ＝1×105 cm2/Vs.分析了石墨舟和石英舟中生长的外延材料不同的电学特性及其散射机理.结果表明,电离杂质散射控制所有样品在低温时的电子输运过程,而高温时材料的电子迁移率主要由极性光学声子的散射过程决定;C的沾污对石墨舟中生长的InAs0.04Sb0.96单晶在200 K以下的电子迁移率有明显的影响.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对红外透射光谱的影响

用多层模型和膜系传递矩阵计算了HgCdTe/CdZnTe外延薄膜的红外透射光谱,结果表明组分扩散区主要影响透射光谱的干涉条纹和透射率小于10%的区域,而组分梯度区则影响吸收边斜率.横向组分波动也将影响透射光谱的吸收边斜率,当组分均方差小于0.005时,横向组分波动对透射光谱影响可以忽略.用新的组分分布模型计算了HgCdTe/CdZnTe液相外延薄膜的理论透射光谱,并运用非线性二乘法使理论曲线能够很好地与实验结果吻合,从而获得了更加可信的HgCdTe外延薄膜的纵向组分分布和厚度参数.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对红外透射光谱的影响

用多层模型和膜系传递矩阵计算了HgCdTe/CdZnTe外延薄膜的红外透射光谱，结果表明组分扩散区主要影响透射光谱的干涉条纹和透射率小于10％的区域，而组分梯度区则影响吸收边斜率．横向组分波动也将影响透射光谱的吸收边斜率，当组分均方差小于0.005时，横向组分波动对透射光谱影响可以忽略．用新的组分分布模型计算了HgCdTe/CdZnTe液相外延薄膜的理论透射光谱，并运用非线性二乘法使理论曲线能够很好地与实验结果吻合，从而获得了更加可信的HgCdTe外延薄膜的纵向组分分布和厚度参数．     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

近室温工作的中长波InAsSb探测器

用熔体外延法(melt epitaxy),在砷化铟(In As)衬底上,制备了长波铟 砷锑(InAs0.05Sb0.95)厚膜单晶。熔体外延法,是一种改进的液相外延法(LPE)。 用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的横截面,测量出外延层的厚度达到150 μm,这个厚度有效地抑制了外延层与衬底之间晶格失配的影响。制作了近室温 工作的中长波铟砷锑探测器,是光导型器件,安装了半导体制冷器。250 K下, 光谱响应的波长范围为2－11 μm,峰值响应率为153.7 V/W,加装锗(Ge)场镜 后,峰值响应率提高到1912.6 V/W,指示了在 红外探测领域的应用前途。     

用液相外延法生长3～7μm波段InAs/InAs1-ySby及其光学和电学性质

用液相外延(LPE)法在InAs衬底上生长了3～7μm波段的InAs1-ySby外延层,研究了外延多层的组份与禁带宽度和晶格常数的关系。用光学显微镜、傅立叶变换红外(FTIR)透射、光荧光(PL)谱测试以及偏振光椭圆仪研究了外延材料的光学特性。电学性质是将计算值与实测有效霍尔(Hall)参数的厚度关系拟合得到的。结果表明,本文生长的材料在中红外光伏型探测器上具有良好的应用前景。     

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.     

GaAs基GaSb体材料及InAs/GaSb超晶格材料的MBE生长

采用分子束外延方法在GaAs(100)衬底上生长GaSb体材料,以此GaSb为缓冲层生长了不同InAs厚度的InAs/GaSb超晶格,其10K光致发光谱峰值波长在2.0～2.6 μm.高分辨透射电子显微镜观察证实超晶格界面清晰,周期完整.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对器件响应光谱的影响

研究了HgCdTe液相外延薄膜的组分均匀性对器件响应光谱的影响。提出了一种计算HgCdTe红外探测器响应光谱的方法,考虑了HgCdTe液相外延薄膜的纵向组分分布和横向组分波动,以及光在器件各层结构中的相干、非相干传输。使用该方法计算了响应光谱的峰值响应率和截止波长液相外延HgCdTe的互扩散区厚度z和组分均方差的变化规律。结果表明:对于一般的HgCdTe外延薄膜,小于0.002,不需要考虑横向组分波动的影响。同时计算了峰值响应率和黑体响应率液相外延HgCdTe的总厚度的变化规律,可以得到最佳的吸收区厚度。     

非制冷型InAsSb光探测器在8～9μm波长的性能提高

研究提高非制冷型铟砷锑(InAsSb)光子探测器在8～9μm波长的灵敏度。用 熔体外延(ME)技术在砷化铟(InAs)衬底上生长了长波长InAsSb厚外延膜,外延层 厚达到50 μm。X-射线衍射(XRD)谱测量表明,外延层为高质量单晶。电子探针 微分析(EPMA)组份分布图像显示,Sb在外延层中的分布比较均匀。用该材料制作了 光导探测器,在探测器上安装了锗(Ge)浸没透镜。非制冷条件下,器件的光谱响应证 明,InAs0.06Sb0.94探测器在波长8.0μm及9. 0μm处的 探测率D*分别为1.30×10⁹cm·Hz 1/2·W－1 及0.28×10⁹cm·Hz1/2·W－1,比InAs0.02 Sb0.98探测器提高了1个数量级,这是由于 InAs0.06Sb0.94材料中As组份的增加引起的。而在波长6.5 μm 处,InAs0.06Sb0.94和 InAs0.02Sb0.98的峰值探测率Dλp均达大于1.00×10 ⁹cm·Hz1/2·W－1,可应用在红外探测和成像领域。     

傅里叶红外显微光谱技术测量HgCdTe晶片组分分布与截止波长分布

运用傅里叶红外显生光谱技术测量了ＨｇＣｄＴｅ晶片上透射光谱分析，并通过编程处理，得到ＨｇＣｄＴｅ晶片组分分布和截止波长分布图。     

GaAs基短周期InAs/GaSb超晶格红外探测器研究

采用分子束外延(MBE)方法,在(001)GaAs衬底上生长了短周期Ⅱ型超晶格(SLs):InAs/GaSb (2ML/8ML)和InAs/GaSb (8ML/8ML).从X射线衍射(HRXRD)中计算出超晶格周期分别为31.2和57.3.室温红外透射光谱表明两种超晶格结构在短波2.1μm和中波5μm处有明显吸收.通过腐蚀、光刻和欧姆接触,制备了短波和中波的单元光导探测器.在室温和低温下进行光谱响应测试和黑体测试,77K下,50%截止波长分别为2.1μm和5.0μm,黑体探测率D·bb均超过2×108cmHz1/2/W.室温下短波探测器D·bb超过108cmHz1/2/W.     

氟金云母衬底上C_(60)薄膜的光学性质

用热壁外延法在氟金云母衬底上生长出了高质量 C6 0 薄膜 ,用原子力显微镜观察了样品的表面形貌 .测量并分析了不同厚度 C6 0 薄膜的紫外 -可见吸收光谱 .由测量的透射及反射光谱 ,经计算得到了吸收系数与入射光子能量的关系 .利用结晶半导体的带间跃迁理论 ,对禁戒的带间直接跃迁 hu→ t1 u和电偶极允许的带间直接跃迁 hu→ t1 g的带隙分别进行了计算