数字递变异变赝衬底上2.6μm In0.83Ga0.17As/InP光电探测器的性能改进

研究了In_(0. 83)Al_(0. 17)As/In_(0. 52)Al_(0. 48)As数字递变异变缓冲层结构(DGMB)的总周期数对2. 6μm延伸波长In_(0. 83)Ga_(0. 17)As光电二极管性能的影响.实验表明,在保持总缓冲层厚度不变的情况下,通过将在InP衬底上生长的In_(0. 83)Al_(0. 17)As/In_(0. 52)Al_(0. 48)As DGMB结构的总周期数从19增加到38,其上所生长的In_(0. 83)Ga_(0. 17) As/In_(0. 83)Al_(0. 17)As光电二极管材料层的晶体质量得到了显著改善.对于在总周期数为38的DGMB上外延的In_(0. 83)Ga_(0. 17)As光电二极管,观察到其应变弛豫度增加到99. 8%,表面粗糙度降低,光致发光强度和光响应度均增强,同时暗电流水平被显著抑制.这些结果表明,随着总周期数目的增加,DGMB可以更有效地抑制穿透位错的传递并降低残余缺陷密度.     

太周探测：从60年代四大天文发现说起(下)

人类的探索欲望及数千年来的不断积累促成了20世纪60年代的四大天文发现,而大气层对天文观测的一些根本性限制促使人们在20世纪冲出地球进入太空。在宽广的波段进行天文观测有着极为苛刻的要求,新猜想和模型的提出也要求进行新的验证,这些都促进了观测设备及器件的性能趋于极致。本文旨在对此进行简要的回顾分析并列举一些典型实例,侧重考察其探测波段、主镜或天线的口径、探测仪器及所用器件的类型和性能等,以便进行纵向和横向的比较,温故而思新。     

晶格失配度达2.6%的波长扩展InGaAs/InP光电探测器结构

利用气态源分子束外延,采用相对较高的1.1%μm-1失配度变化速率,在InAlAs递变缓冲层上生长了晶格失配度高达2.6%的InP基InGaAs变形晶格探测器结构,并与采用相同结构而晶格失配度为1.7%和2.1%的探测器样品进行了比较。通过原子力显微镜、X射线衍射、光致发光和器件特性测试对样品进行了表征。结果显示该晶格失配度达2.6%的探测器结构具有较好的表面形貌、较大的晶格弛豫度和理想的光学特性。器件室温截止波长约为2.9μm,直径为300μm的器件室温下在反向偏压10mV时的暗电流为2.56μA。     

气态源分子束外延8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长技术结合常规半导体工艺制成了正进光台面型8元In0.53Ga0.47As/InP光伏探测器阵列,并对其特性进行了测量,结果表明GSMBE生长的材料具有很好的均匀性.探测器阵列在室温下具有良好的性能,在-10 mV反偏下探测器的暗电流约173 pA,单元间的相对标准差为1.3%;器件的峰值探测率为4.7×1011 cm·Hz1/2/W,单元间的相对标准差为0.9%.     

波长延伸(1.7～2.7μm)InGaAs高速光电探测器的研制

采用气态源分子束外延方法和化合物半导体工艺研制了波长延伸的InGaAs探测器,其室温下的截止波长已由1.7μm拓展至2.7μm。对此探测器系列的特性进行了细致的测量表征,结果表明此类探测器十分适合在室温条件下工作,且在热电制冷温度下其性能可大为改观。瞬态特性测量结果表明此探测器系列可在高速下工作,实测响应速度已达数十ps量级,可以满足此波段激光雷达等方面的需要。     

InP-based InxGa1-xAs metamorphic buffers with different mismatch grading rates

Linearly graded In_xGa_1-xAs metamorphic buffers with different mismatch grading rates were grown on InP substrate by gas source molecular beam epitaxy.Room temperature photoluminescence spectra show that the sample with lower mismatch grading rate in the buffer has stronger photoluminescence signal,indicating the improved optical property.Atomic force microscope images show that the lower mismatch grading rate in the buffer leads to a slightly rougher surface.The relaxation procedure with two steps in the buffer layers has been observed by X-ray diffraction reciprocal space mapping.The measurements of X-ray diffraction also reveal that the lower mismatch grading rate in the buffer is beneficial for the lattice relaxation and release of residual strain.To further increase the relaxation degree,a lower mismatch grading rate and composition "overshoot" are suggested.     

三五之魅

三五族化合物半导体具有丰富的特性,使其在电子学、光电子学以及光子学领域获得了各种应用,这些都源自于三族元素和五族元素构成之二元系的各种魔幻组合形成的多变特性。本文基于二元系砷化物、磷化物及锑化物,对其构成的各种三元系、四元系和五元系的特征进行了几何图示阐述,主要涉及其带隙、晶格常数及其与不同衬底的晶格匹配区域。对氮化物和稀氮、铋化物和稀铋以及硼化物的一些特性也进行了简要讨论。通过对整个三五族化合物半导体的全面了解将有助于深入了解其潜力和可持续发展态势,包括存在的诸多挑战。     

分子束外延高铟组分InGaAs薄膜研究

研究了分子束外延生长条件对高铟组分InGaAs材料性能的影响,分析了生长温度、V/III比和As分子束形态对In_0.74Ga_0.26As材料光致发光和X射线衍射峰强度、本底载流子浓度和迁移率的影响。测试结果表明：适中的生长温度和V/III比可以提高材料晶格质量,减少非辐射复合,降低本底杂质浓度。As分子束为As₂时In_0.74Ga_0.26As材料质量优于As₄分子束。当生长温度为570 ℃,As分子束形态为As₂,V/III比为18时,可以获得较高的光致发光和X射线衍射峰强度,室温和77 K下的本底载流子浓度分别达到6.3×10¹⁴ cm^-3和4.0×10¹⁴ cm^-3,迁移率分别达到13 400 cm²/Vs和45 160 cm²/Vs。     

2560×2048元短波红外InGaAs焦平面探测器（特邀）

高性能大规模小像元短波红外InGaAs焦平面探测器是新一代航天遥感仪器向高空间分辨率、高能量分辨率、高时间分辨率发展需要的核心器件。文中报道了高密度InGaAs探测器阵列设计与制备,并与匹配的Si-CMOS读出电路倒焊互连形成焦平面的最新研究进展,重点突破了高密度小像素探测器的暗电流和噪声抑制、百万像素焦平面倒焊互连等关键技术,解决了高平整度芯片面形控制、In柱凸点形貌和高度一致性控制、高密度倒焊偏移控制等倒焊新工艺,研制了像元中心距10 μm的2560×2048元焦平面探测器,其峰值探测率优于1.0×1013 cm·Hz1/2/W,响应不均匀性优于3%,有效像元率优于99.7%,动态范围优于120 dB。采用该焦平面进行了实验室演示成像,图片清晰。     

气态源分子束外延生长扩展波长InGaAs探测器性能分析

从理论与实验两方面对截止波长为1.7μm(x=0.53),1.9μm(x=0.6)和2.2μm(x=0.7)p in InxGa1-xAs探测器性能进行了研究.对探测器暗电流的研究结果表明,扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器在反向偏置低压区,欧姆电流占据主导地位;在反向偏置高压区,缺陷隧穿电流占主导地位;且扩展波长In0.6Ga0.4As,In0.7Ga0.3As探测器的暗电流比In0.53Ga0.47As探测器增加较大.对探测器R0A随温度及i层载流子浓度变化关系的研究结果表明,在热电制冷温度下探测器性能可得到较大提高,i层的轻掺杂可使探测器的R0A得到改善.