碲镉汞光伏探测器的变面积表面钝化研究

利用同一片碲镉汞材料制备了由单层ZnS和双层CdTe/ZnS作钝化膜的变面积光伏探测器,对两种钝化膜结构的变面积器件进行了对比研究.通过分析两种器件的电流-电压(I-V)特性曲线以及零偏电阻-面积乘积(RoA)与周长-面积比(p/A)的关系曲线,发现ZnS钝化的器件具有较大的表面漏电流;通过分析两种器件的电流噪声与暗电流的关系,发现ZnS钝化的器件的噪声特性较接近散粒噪声,CdTe/ZnS双层钝化的器件则表现出较好的基本1/f噪声特性,使得器件噪声要小于单层ZnS钝化的器件.     

不同钝化层结构的长波碲镉汞光伏探测器的γ辐照效应

对采用单层ZnS和双层CdTe/ZnS两种钝化层结构的长波碲镉汞光伏器件进行了实时γ辐照效应研究.通过辐照过程中实时测试器件的电流-电压特性,发现随着辐照剂量的增加,两种器件表现出不同的辐照效应.结合光伏器件的电流机制分析,对器件的电阻-电压曲线进行数值拟合,发现器件的主要电流机制在偏压较大时为间接隧道电流,在偏压较小及零偏压附近时为产生-复合电流.对辐照前后器件的电阻-电压曲线进行对比分析,认为CdTe/ZnS双层钝化结构有助于降低辐照位移效应的影响,使得器件间接隧道电流随辐照剂量无明显的增加;同时发现辐照电离效应的影响与器件材料的初始性能参数密切相关,拟合得到ZnS单层钝化结构的器件具有较高的少子产生-复合寿命,受电离效应的影响较大,导致其产生-复合电流随着辐照剂量增加持续增大.     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能.通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流.通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因.     

Hg1-xCdxTe长波光伏探测器的低频噪声研究

在同一Hg1-xCdxTe晶片上（x=0．217）制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe＋ZnS）钝化的两种器件,对器件的低频噪声和暗电流进行了测试．发现单层钝化的器件在反偏较高时具有较高的低频噪声,在对器件的暗电流拟合计算中发现,单层钝化的器件具有较大的表面隧道电流,而这正是单层钝化器件具有较高低频噪声的原因．并通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术RSM（reciprocal space mapping）研究了两种钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高的低频噪声和表面隧道电流的原因．     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe+ZnS）钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能．通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流．通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因．     

两种钝化结构InGaAs红外探测器低频噪声的研究

低频噪声的测量和分析已成为红外探测器性能和可靠性评估的一种重要手段.制备了聚酰亚胺单层钝化和硫化后ZnS/聚酰亚胺双层钝化两种结构InGaAs探测器,测试了不同偏压或不同温度下器件的低频噪声谱,讨论了偏压和温度对InGaAs探测器低频噪声的影响.随着偏压的增加,噪声增大,拐点向低频方向移动,并且低频噪声随温度降低而减小.认为硫化后ZnS/聚酰亚胺双层钝化器件相对聚酰亚胺单层钝化器件相同偏压或温度下噪声较小,拐点低.因为硫化处理和ZnS层增强了钝化效果,器件的表面漏电流明显减小,因而大大降低了器件的低频噪声.     

Au/CdTe+ZnS/HgCdTe双层介质膜MIS器件的制备及研究

通过介质膜ZnS、CdTe薄膜材料的Ar+束溅射沉积研究,结合HgCdTe器件工艺,成功制备了以ZnS、CdTe双层介质膜为绝缘层的HgCdTeMIS器件;通过对器件的C-V特性实验分析,获得了CdTe/HgCdTe界面电学特性参数.实验表明溅射沉积介质膜CdTe+ZnS对HgCdTe的表面钝化已经可以满足HgCdTe红外焦平面器件表面钝化的各项要求.     

Au／CdTe＋ZnS／HgCdTe双层介质膜MIS器件的制备及研究

通过介质膜ZnS、CdTe薄膜材料的Ar^ 束溅射沉积研究,结合HgCdTe器件工艺,成功制备了以ZnS、CdTe双层介质膜为绝缘层的HgCdTe MIS器件;通过对器件的C－V特性实验分析,获得了CdTe/HgCdTe界面电学特性参数。实验表明：溅射沉积介质膜CdTe ZnS对HgCdTe的表面钝化已经可以满足HgCdTe红外焦麦面器件表面钝化的各项要求。     

分子束外延碲镉汞探测器的变结面积I-V测试研究

碲镉汞红外探测器的表面钝化处理对器件暗电流有较大影响,决定了器件的探测性能。为了研究表面钝化层不同生长方式对暗电流的抑制效果,使用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统在Si基衬底上生长碲镉汞材料,分别通过磁控溅射和原位钝化方法生长CdTe/ZnS钝化膜层。采用半导体工艺在碲镉汞材料上制备了变面积光伏探测器。通过测试不同钝化膜层器件的暗电流,分析零偏电阻和面积乘积(R₀A)与周长面积之比(p/A)的关系。结果表明,磁控溅射生长钝化层的Si基碲镉汞器件存在较大的隧穿电流,而原位钝化生长钝化层的Si基碲镉汞器件能更有效地抑制表面漏电流。拟合器件R₀A因子随PN结面积的变化,得出原位生长钝化层的器件具有更好的钝化效果。变面积器件的制备和测试能够有效且直观地反映器件性能。     

CdTe/ZnS双层钝化碲镉汞长波探测器制备的研究

开展了CdTe/ZnS双层钝化碲镉汞长波探测器制备的研究。CdTe钝化膜经退火热处理后,可实现CdTe/MCT界面的互扩散,并改善CdTe钝化膜的质量。通过全湿法腐蚀方法完成了金属化开口,制备了长波碲镉汞600×18@15 μm规格线列和640×512@15 μm规格面阵。线列I-V测试表明:CdTe/ZnS双层钝化膜能有效地减少长波碲镉汞器件的表面漏电流,器件的反向结特性良好。面阵在77K测试:NETD 26.7 mK,有效像元率95.4%,并对室温目标进行了凝视成像。测试过程出现了4%左右由噪声引起的零散盲元,是由芯片面阵局部钝化失效引起的,表明钝化膜沉积工艺及芯片加工工艺尚有改进的空间。     

Effect of device processing on 1/f noise in uncooled, auger-suppressed CdHgTe diodes

Auger suppression reduces the leakage current in uncooled CdHgTe diodes to the point where the shot noise limited D* is significantly higher than for other uncooled detectors. However, Auger-suppressed diodes exhibit high levels of 1/f noise and so applications have initially been in devices operating at high frequency such as CO₂ laser heterodyne detectors. In order to use Auger suppression in imaging devices, we need to reduce the 1/f noise and this paper describes a study of the effects of device processing on noise. We find that although some of the noise is associated with perimeter leakage currents, variations in the surface passivation treatment have little effect on the total noise. However, a post-passivation anneal can reduce the noise in some cases. We also find that CdTe passivated devices are more stable when baked than those passivated with ZnS.     

碲镉汞光伏型探测器的氢化处理研究

利用氢等离子体方法研究了氢化处理对碲镉汞光伏型红外探测器性能的影响,发现对ZnS介质层钝化的器件进行氢化处理后,器件的信噪比和零偏电阻有显著的改善.通过采取在氢化过程中进行光刻胶保护的方法,发现氢化作用主要发生在注入区域之外的P区一侧;通过SIMS测试分析发现氢化过程中H离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处.分析认为氢离子对ZnS和碲镉汞的界面产生钝化,降低了界面态密度,减弱了P型区的表面漏电,提高了PN结的击穿电压和结电阻,从而改善了器件的性能.     

不同介质层钝化的碲镉汞光导型探测器的氢化研究

利用氢等离子体对阳极氧化层和ZnS钝化的碲镉汞光导型探测器进行了氢化处理,发现对于阳极氧化层钝化的器件,氢化处理后性能衰退,表现在信号的降低和噪声的增加,从表面形貌的观察,发现原来呈蓝色的阳极氧化层在氢化处理后几乎完全消失,从光谱响应上表现为短波方向的响应下降,认为由于氢化过程中介质层的消失使得氢离子直接轰击碲镉汞表面,造成少子表面复合速度增加.对ZnS钝化的器件氢化处理后性能改善,表现为信号的提高和噪声的下降,从光谱响应上表现为短波方向的响应抬高,从表面形貌观察发现ZnS的颜色略有变化,台阶仪测试表明氢化后ZnS的厚度减薄了约70nm,通过SIMS测试分析发现氢化过程中H离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处,认为氢离子对界面态起到了钝化作用,降低了界面态密度从而提高了器件的性能.     

Photo-enhanced native oxidation process forHg0.8Cd0.2Te photoconductors

Proposes an easy and reproducible vapor-phase photo surface treatment method to improve the device performance of the Hg_0.8 Cd_0.2Te photoconductive detector. We explore the effect of surface passivation on the electrical and optical properties of the HgCdTe photoconductor. Experimental results, including surface mobility, surface carrier concentration, metal-insulator-semiconductor leakage current, 1/f noise voltage spectrum, the 1/f knee frequency, responsivity R_λ, and specific detectivity D* for stacked photo surface treatment and ZnS or CdTe passivation layers are presented. These data are all directly related to the quality of the interface between the passivation layer and the HgCdTe substrate. We found that, by inserting a photo native oxide layer, we can shift the 1/f knee frequency, reduce the noise power spectrum, and achieve a lower surface recombination velocity S. A higher D* can also be achieved. It was also found that HgCdTe photoconductors passivated with stacked layers show improved interface properties compared to the photoconductors passivated only with a single ZnS or CdTe layer     

Passivation effect on optical and electrical properties of molecular beam epitaxy-grown HgCdTe/CdTe/Si layers

The effects of passivation with two different passivants, ZnS and CdTe, and two different passivation techniques, physical vapor deposition (PVD) and molecular beam epitaxy (MBE), were quantified in terms of the minority carrier lifetime and extracted surface recombination velocity on both MBE-grown medium-wavelength ir (MWIR) and long-wavelength ir HgCdTe samples. A gradual increment of the minority carrier lifetime was reported as the passivation technique was changed from PVD ZnS to PVD CdTe, and finally to MBE CdTe, especially at low temperatures. A corresponding reduction in the extracted surface recombination velocity in the same order was also reported for the first time. Initial data on the 1/f noise values of as-grown MWIR samples showed a reduction of two orders of noise power after 1200-Å ZnS deposition.     

MBE原位碲化镉钝化的碲镉汞长波光电二极管列阵

采用分子束外延(MBE)技术在表面生长碲化镉(CdTe)介质膜的p型碲镉汞(HgCdTe)材料,并通过离子注入区的光刻、暴露HgCdTe表面的窗口腐蚀、注入阻挡层硫化锌(ZnS)的生长、形成p-n结的B+注入、注入阻挡层的去除、绝缘介质膜ZnS的生长、金属化和铟柱列阵的制备等工艺,得到了原位CdTe钝化的n+-on-p...     

Hg1-xCdxTe光伏探测器的钝化研究

用倒易二维点阵对HgCdTe光伏探测器钝化及其热处理行为进行了研究，发现测射沉积的钝化膜会引起HgCdTe的晶面弯曲，严重的会出现晶面扭曲和mosaic结构，而钝化后的热处理能改善MCT晶体的完整性，在不同的钝化介质层钝化MCT的研究中发现，ZnS钝化层在高温下并不稳定，而CdTe钝化层却能保持较高的耐温性能。