基于非平衡模式的碲镉汞高工作温度探测器

本文回顾了当前国内外高工作温度碲镉汞红外探测器的技术路线和相应的器件性能,在碲镉汞器件暗电流的温度特性分析的基础上,讨论了基于非平衡工作模式的碲镉汞探测器的基本原理、器件结构设计和暗电流机制,探讨了吸收层全耗尽碲镉汞器件性能与器件结构参数、材料晶体质量的关系,明确了其技术要点和难点,展望了碲镉汞高工作温度器件技术的发展趋势。     

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面阵列台面ICP刻蚀技术研究

本文采用SiO₂/SiN作为掩膜对InAs/GaSbⅡ类超晶格红外材料进行感应耦合等离子体（ICP）刻蚀条件研究,得到InAs/GaSbⅡ类超晶格较好的刻蚀条件以提升红外探测器性能。对ICP刻蚀过程中容易出现台面侧向钻蚀以及台面底部钻蚀两种现象进行了详细研究,通过增加SiO₂膜层厚度以及减小Ar气流量,可有效减少台面侧向钻蚀;通过减小下电极射频功率（RF）,可有效消除台面底部钻蚀。采用适当厚度的SiO₂/SiN掩膜以及优化后的ICP刻蚀参数可获得光亮平整的刻蚀表面,表面粗糙度达到0.193 nm;刻蚀台面角度大于80°,刻蚀选择比大于8.5:1;采用优化后的ICP刻蚀条件制备的长波640×512焦平面器件暗电流密度降低约1个数量级,达到3×10－4 A/cm2,响应非均匀性、信噪比以及有效像元率等相关指标均有所提高,并获得了清晰的焦平面成像图。     

InAs/GaSb II类超晶格材料界面特性的表征分析

本文系统地介绍了国内外研究机构对超晶格界面进行研究时采用的测试分析手段。其中,通过拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、扫描隧道显微镜（STM）、二次离子质谱（SIMS）、X射线光电子能谱（XPS）等测试方法可以对InAs/GaSb II类超晶格材料界面类型、界面粗糙度、陡峭性等特性进行测试分析,从而评估超晶格界面质量。光致发光谱（PL谱）、高分辨率X射线衍射（HRXRD）、霍尔测试、吸收光谱等测试方法则可以研究超晶格界面质量对超晶格材料能带、晶体质量、光学性质的影响。     

退火对非晶态碲镉汞薄膜微结构和光敏性的影响

对射频磁控溅射生长的非晶态碲镉汞(a-MCT)薄膜在真空状态下进行退火,并通过X射线衍射(XRD)技术指出原生及低于125℃退火后的MCT薄膜均为非晶态.采用双体相关函数g(r)和电学测试系统研究了退火对a-MCT薄膜微结构和光敏性的影响.结果表明:经110℃,115℃和120℃退火后的a-MCT薄膜短程有序畴Rs由退火前的13.9 分别增大至17.9 、20.8 和26.2 ;光敏性则由原来的1.17,分别增加至退火后的2.01、2.67和4.25.     

双色焦平面红外探测器相对光谱串音研究

提出了一种评价双色探测器的相对光谱串音的模型及测试方法。为验证模型及测试方法的可行性,采用分子束外延锗基叠层异质结构碲镉汞薄膜材料,研制了微台面结构短波/中波双色红外焦平面探测器原理器件,进行了相对光谱串音测试,归纳出3种主要的相对光谱串音模式,并结合材料、器件结构和工艺特点,分析了相对光谱串音的成因。     

MBE生长中波HgCdTe薄膜材料温度控制

报道在品格失配GaAs衬底上分子束外延CdTe缓冲层和中波HgCdTe薄膜的温度控制过程.通过红外测温仪监测样品表面温度,来改变加热功率,从而把温度控制在需要的生长温度范围.通过此方法,可以把CdTe生长时样品的表面温度控制在±5℃,MCT生长时可以达到±1℃.生长得到的样品,表面光亮,组分、厚度均匀性好,X射线双晶回摆曲线半峰宽为72 arcsec.     

变温循环热处理对液相外延Hg1-xCdxTe薄膜材料晶体质量的影响

采用X射线衍射双晶回摆曲线半峰宽(FWHM)、反射式X射线形貌相和腐蚀坑密度(EPD)技术对开管变温热处理前后的液相外延(LPE)Hg1-xCdxTe薄膜材料晶体质量进行了研究.变温循环热处理能有效减小液相外延Hg1-CdxTe薄膜材料的FWHM、释放材料中的应力、减少材料的腐蚀坑密度,说明变温循环热处理是一种简单而有效的改善Hg1-xCdxTe薄膜材料晶体质量的方法.     

过冷度对液相外延HgCdTe薄膜厚度均匀性的影响

探索了一种准确测量过冷度的实验方法,并在此基础上,利用光学显微镜、傅里叶红外透射光谱仪、台阶仪、白光干涉仪等测试手段分析了过冷度对Hg Cd Te薄膜厚度均匀性的影响.研究结果表明,过冷度小于2℃,薄膜容易出现中心凹陷、四周凸起的现象;过冷度大于3℃,薄膜中心将会明显凸起,出现宽度为毫米级的周期性起伏,并伴随有crosshatch线产生.当过冷度为2. 5℃时,薄膜厚度极差可缩小至0. 5μm,0. 5 mm×0. 5 mm范围内薄膜相对于衬底的粗糙度增加量为9. 07 nm.     

碲锌镉衬底表面在碲镉汞液相外延工艺中的热腐蚀效应

该研究以提高液相外延碲镉汞材料的质量为出发点,研究液相外延生长过程中碲锌镉衬底受到高温汞蒸气影响后的变化情况,并利用光学显微镜、白光干涉仪、能谱仪等分析测试手段对碲锌镉衬底表面进行分析.研究结果表明,液相外延生长过程中,高温汞蒸气对碲锌镉衬底中表面沉淀物尺寸无明显影响,但在衬底表面发现两种类型的腐蚀点,一种是尺寸为25μm左右的较大腐蚀点,分布较均匀;另一种是尺寸为7μm左右的圆形腐蚀点,分布不均匀.衬底经过液相外延薄膜成核生长前的温度变化过程以及高温Hg蒸气的作用,碲锌镉衬底表面形貌呈鱼鳞状,粗糙度增大了50%以上.     

CdTe/ZnS复合钝化层对长波碲镉汞器件性能的影响研究

采用CdTe/ZnS复合钝化技术对长波HgCdTe薄膜进行表面钝化,并对钝化膜生长工艺进行了改进。采用不同钝化工艺分别制备了MIS器件和二极管器件,并进行了SEM、C-V和I-V表征分析,研究了HgCdTe/钝化层之间的界面特性及其对器件性能的影响。结果表明,钝化工艺改进后所生长的CdTe薄膜更为致密且无大的孔洞,CdTe/HgCdTe界面晶格结构有序度获得改善;采用改进的钝化工艺制备的MIS器件C-V测试曲线呈现高频特性,界面固定电荷面密度从改进前的1.671011 cm-2下降至5.691010 cm-2;采用常规钝化工艺制备的二极管器件在较高反向偏压下出现较大的表面沟道漏电流,新工艺制备的器件表面漏电现象获得了有效抑制。