低Al组分In1-xAlxSb薄膜的MBE生长和优化

采用分子束外延的方法进行了低Al组分In1-xAlxSb薄膜的生长和优化。通过在InSb(100)衬底上外延生长一系列不同条件的In1-xAlxSb薄膜,分析总结了衬底的热脱氧特征以及InAlSb薄膜低Al组分(2%左右)的控制,探讨了退火和InSb缓冲层的优化等参数对In1-xAlxSb外延薄膜表面形貌和质量的影响。测试结果表明薄膜质量得到极大改进。     

InSb混合红外焦平面工艺研究

InSb 光伏线列器件是以 n 型 InSb 为衬底,扩散 Cd 形成 p-n 结,经光刻、蒸电极、焊接等工艺制成。SiCCD 为表面 p 沟器件,可按延时积分(TDI)和多路传输(MUX)两种方式工作。在研制1×12、2×12、1×64、2×64元 InSb 光伏线列器件并与 SiCCD 进行互连的基础上,从开发64×64元 InSb 混合红外焦平面着眼,我们进行了64×16元 InSb 光伏面阵的研制,并在 InSb 面阵和 Si 上电镀 In 柱,用我们研制的 HDD-1型红外对准倒焊机进行了对焊,开展了背面辐照 InSb 混合红外焦平面的工艺研究。本文介绍了工艺实验状况,并对工艺实验中有关问题进行了讨论。     

抑制In元素在CdTe中的退火扩散

分子束外延HgCdTe/InSb 材料需要阻止 In 元素在 HgCdTe 中的不受控扩散。我们使用 CdTe缓冲层作为阻挡层,以期控制 In 的扩散。为研究 In 元素在 CdTe 材料中的扩散,我们使用分子束外延方法获得CdTe/InSb样品。考虑到在退火时In 元素可能通过环境扩散污染材料,我们使用 SiO2 作为钝化层,通过对比试验发现 In 元素通过环境扩散污染表面的证据,为控制 In 元素的扩散提供新的思路。     

先进的红外焦平面阵列

一、红外成象红外成象用CCD和CID 需使用窄禁带半导体作衬底,技术上主要困难在于其MOS工艺不成熟。不过,已证实用InSb可以制成中等规模和一般性能的CID和CCD。Si:In或Si:Ga也可用作     

InSb分子束外延原位掺杂技术研究

对InSb分子束外延薄膜的本征掺杂、N型掺杂以及P型掺杂进行了研究,其中分别以Be作P 型以及以Si、Te作N 型的掺杂剂。实验采用半绝缘的GaAs衬底作为InSb分子束外延用衬底,通过采用低温生长缓冲层技术降低大失配应力,获得高质量InSb外延膜。实验样品采用霍尔测试以及SIMS测试掺杂浓度和迁移率分析掺杂规律、掺杂元素偏聚和激活规律的影响因素。     

表面预处理对InSb钝化层界面的影响

本文介绍了采用不同的方法对InSb表面进行表面预处理,来改善InSb钝化膜层的电学性能。通过对InSb MIS结构进行C-V测试来评价不同方法预处理制备的钝化结构的电学特性。结果表明等离子预处理能明显改善InSb衬底和钝化层之间的界面性能,尤其是选用N2O等离子预处理InSb衬底表面,在控制界面陷阱和减少钝化层固定电荷方面,效果更明显,有利于提高InSb红外器件的可靠性。     

InSb晶片的表面状态参数研究

随着InSb红外探测器的不断发展,像元数不断增加,线宽不断减小;在 采用外延工艺生长衬底时,人们对InSb晶片表面状态的要求也越来越高。主要讨论了 InSb晶片的表面状态参数及其相关的测试方法,列举了一些相关标准以及国内外厂家和研究机构对 表面状态参数的关注点,并找到了下一步的研发方向。该研究为生产更大规格的焦平面 探测器、提高探测器性能的稳定性以及给外延生长提供优质衬底打好了基础。     

高Al组分In1-xAlx Sb/InSb的MBE生长研究

高Al(10%~15%)组分的In1-xAlx Sb层可作为势垒层以抑制隧穿暗电流、提高器件工作温度而显得很重要。采用分子束外延的方法对InSb(100)衬底高Al组分的In1-xAlx Sb/InSb外延生长进行了实验探索,确定出了Al组分(约12.5%)并讨论了Al组分梯度递变的In1-xAlx Sb缓冲层和生长温度对外延薄膜质量的影响。     

采用改进型钝化层的红外光电二极管及传感器列阵

美国专利US7544532 (2009年6月9日授权)本发明提供采用改进型钝化层的InSb红外光电二极管及传感器列阵,同时还提供了其制作方法。该方法的具体步骤如下:在n型衬底中形成光电二极管探测器区之前,用分子束外延技术在n型InSb衬底上沉积一层AlInSb钝化层;直接通过该AlInSb钝化层注入一种合适的P~+掺杂剂,以形成光电二极管探测器区;有选择地去除AlInSb钝化层,使InSb衬底的第一区暴露出来,然后在InSb衬底第一区形成栅接点;在光电二极管     

用分子束外延法在CdTe上生长InSb膜

研究了用分子束外延在(001)取向CdTe衬底上异质外延生长InSb。用双晶x-射线衍射法和俄歇电子光谱法证明在225-275℃的生长温度下InSb单晶层几乎可以互相密合地生长在衬底上而没有界面反应。     

Bulk lifetime determination of etch-thinned InSb wafers fortwo-dimensional infrared focal plane array

The bulk lifetime of etch-thinned InSb wafers, with lithography on both sides, has been measured. A device was specially designed to directly measure the diffusion length of the etch-thinned layer. The diffusion length was found to be approximately 35 μm at 77 K, which yields a lifetime of approximately 250 ns. No degradation to the semiconductor due to the thinning process, the passivation on both sides, possible defects or mechanical stress in the thinned layer, or other fabrication processes was found. The reported measurements characterize the fabrication technology of the etch-thinned and processed InSb wafers, designed for backside-illuminated two-dimensional detector arrays for an infrared hybrid focal plane     

InSb阳极氧化膜界面特性研究

用阳极氧化的方法在InSb衬底上生长氧化膜,并在阳极氧化膜上镀Cr/Au电极以制备MOS器件,通过分析77 K时MOS器件C-V特性,得出InSb-阳极氧化膜界面的掺杂浓度、界面态密度,氧化层中的固定电荷密度可动电荷密度等重要参数,分析其界面特性和制备工艺的关系,为InSb表面的钝化工艺提供参考。     

InAlSb红外光电二极管性能研究

在InSb衬底上利用分子束外延生长了p-i-n结构的InAlSb/InSb材料,通过在吸收层和接触层之间生长宽禁带的InAlSb势垒层,验证了势垒层对耗尽层中暗电流的抑制作用。分别基于外延生长的InAlSb材料和InSb体材料,借助标准工艺制备出二极管,并对其电性能进行测量分析,研究发现:77 K温度时,在-0.1 V的外偏电压下,p+-p+-n--n+结构和p+-n--n+结构InAlSb器件的反偏电流分别为3.410-6 Acm-2和7.810-6 Acm-2。基于p+-p+-n--n+结构研制的InAlSb二极管的暗电流保持在一个很低的水平,这为提高红外探测器的工作温度提供了重要基础。     

915 nm半导体激光器新型腔面钝化工艺

针对半导体激光器腔面光学灾变损伤的发生机制,设计了一种单管芯半导体激光器腔面真空解理钝化工艺方法。在真空中解理并且直接对半导体激光器腔面蒸镀钝化膜,提出用ZnSe材料作为单管芯半导体激光器真空解理工艺的钝化膜材料,发现利用真空解理钝化工艺方法和ZnSe材料作为钝化膜可以使器件输出功率提高23%。通过电致发光（EL）对半导体激光器腔面损伤机理进行分析。进一步说明对915 nm半导体激光器制备工艺中引入真空解理钝化工艺技术并且选择ZnSe作为钝化膜可以有效保护半导体激光器腔面,提高器件可靠性。     

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。     

Chemical passivation of InSb (100) substrates in aqueous solutions of sodium sulfide

The elemental composition and electronic structure of both native-oxide-covered InSb (100) substrates and substrates treated in aqueous solutions of sodium sulfide are analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. It is found that, as a result of treatment in a 1 M aqueous solution of Na₂S and subsequent annealing in vacuum at 150°C, the surface layer consisting of complex antimony and indium oxides of nonstoichiometric composition is removed completely with the formation of a continuous layer of chemisorbed sulfur atoms coherently bound to indium atoms. According to atomic-force microscopy data, no etching of the host substrate material occurs during sulfide passivation. A shift (by 0.37 eV) of the In-Sb bulk photoemission towards higher binding energies is found, which indicates that the surface Fermi level shifts deeper into the conduction band.     

基于热扩散制备平面PN结InSb红外焦平面芯片

研究了一种基于在锑化铟衬底材料上以热扩散工艺制备平面PN结的红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片结构及其工艺流程。根据锑化铟材料的特性设计了新的焦平面器件制备流程,选择了等离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)薄膜作为扩散工艺中的掩膜材料。在此基础上制备出了具有较好的I-V特性曲线的焦平面芯片。