Growth and fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array based on type-II InAs/GaSb superlattices

We present the fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array(FPA)based on type-II InAs/GaSb strain layer superlattices(SLs).The detectors contain a 400-period 8 ML InAs/8 ML GaSb SL active layer,which is grown by solid source molecular beam epitaxy on GaSb(100)N type substrates.Lattice mismatch between the superlattices and GaSb substrate achieves 148.9 ppm.The full width at half maximum of the first order satellite peak from X-ray diffraction was 28 arcsec.Single element detectors and FPA with a 128 128 pixels were fabricated using citric acid based solution wet chemical etching.Chemical and physical passivation effectively reduces the surface leakage and this process was characterized by I–V measurement.The devices showed a 50%cut-off wavelength of 4.73 m at 77 K.The photodiode exhibited an R0A of 103cm2.The FPA was characterized with an integration time of 0.5 ms and F/2.0 optics at 77 K and the average blackbody detectivity of the detectors is 2.01 109cm Hz1=2/W.     

双色红外焦平面阵列读出电路设计

根据P-N-N-P型叠层双色红外焦平面阵列探测器结构及其等效电路,提出了一种128×128同时积分、同时读出型双色红外焦平面读出电路原理及实现方式。单元电路采用直接注入结构作为输入级,在给定的单元面积内获得了较大的积分电容,满足了单元电路内中、短波两个独立的积分信号通道的需求。仿真结果表明该电路满足预定的设计要求,积分时间可调,读出速率大于等于5MHz,中、短波输出电压的线性度均达到99%以上,功耗约68mW。     

256×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、硫化后覆盖聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制作了台面构造的256×1正照射InGaAs探测器阵列。测试了器件的I-V特性与响应光谱,得出器件的暗电流Id、零偏压电阻R0、G因子;通过信号和噪声的测试,计算出了在278K时的平均峰值探测率为1.33×1012cmHz1/2W-1。256元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后成功制备256×1线列InGaAs短波红外焦平面,在室温(300K)时测得256元响应信号,其响应不均匀性为19.3%。     

128×1线列InGaAs短波红外焦平面的研究

报道了用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过干法刻蚀和湿法腐蚀相结合制作台面、硫化和聚酰亚胺钝化、电极生长等工艺,制备了128×1台面正照射InGaAs探测器阵列.测试了器件的变温I-V、响应光谱和探测率,在278K时平均峰值探测率为1.03×1012cmHz1/2W-1.实现了128元InGaAs探测器阵列与CTIA结构L128读出电路相互连,经封装后,在室温(291K)时成功测出128元响应信号.焦平面响应的不均匀性为18.3%,并对不均匀性产生的原因进行了分析.     

InGaAs红外焦平面

本文概括了国内外InGaAs红外焦平面的研究现状、发展趋势和基本性质。介绍了几种InGaAs红外焦平面的结构和工作原理,及其在军用、民用和空间遥感领域的应用前景。对InGaAs焦平面的研究和开发将具有非常重要的意义。     

闭管扩散Zn对InP表面性质的影响

利用闭管扩散方法以Zn3P2为扩散源,在不同扩散温度和扩散时间下对非故意掺杂InP(100)晶片进行扩散.用电化学C-V法(ECV)和二次离子质谱法(SIMS)分别测出了空穴浓度和Zn的浓度随深度的分布曲线.结果表明扩散后InP表面空穴和Zn的浓度在扩散结附近突然下降,InP表面空穴浓度主要取决于扩散温度,扩散深度随着扩散时间的增长而变大,InP表面Zn浓度一般比空穴浓度高一个数量级.另外对扩散后的样品进行光致发光(PL)测试,表明在保证表面载流子浓度的同时,适当降低扩散温度和增加扩散时间能减小对InP表面性质的影响.     

Ar+刻蚀对InGaAs,n-InP和p-InP表面损伤及消除

研究了Ar 刻蚀对InGaAs,n-InP和p-InP表面的损伤,并用湿法腐蚀后处理消除损伤.Ar 刻蚀后InGaAs表面均方根粗糙度较小,而n-InP和p-InP表面明显变粗糙.刻蚀后InGaAs PL强度增加,而n-InP和p-InP PL强度都减小.用XPS分析了未刻蚀、Ar 刻蚀和湿法腐蚀后处理三种情况下样品表面原子含量.刻蚀后InGaAs表面In和Ga含量明显增加,n-InP和p-InP表面有严重P缺失.湿法腐蚀后,样品表面原子含量和未刻蚀前基本一致.     

正照射与背照射InGaAs探测器的性能对比研究

首先介绍了InGaAs台面探测器的研究进展,然后为了验证利用台面结制作背照射器件的可行性,利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、钝化、电极生长、背面抛光等工艺,制备了8元台面InGaAs探测器,并测试了正照射和背照射时,器件的Ⅰ-Ⅴ、信号和响应光谱.测试结果表明,正照射和背照射情况下,器件的响应信号差别不大,正照射下器件的平均峰值探测率为4.1×1011 cm·Hz1/2·W-1,背照射下器件的平均峰值探测率为4.0×1011 cm·Hz1/2·W-1,但背照射情况下器件的响应光谱在短波方向有更好的截止.     

正、背照InGaAs探测器的性能对比研究

为了验证利用台面结制作背照射器件的可行性,利用分子束外延(MBE)方法生长的掺杂InGaAs吸收层PIN InP/InGaAs/InP双异质结外延材料,通过台面制作、钝化、电极生长、背面抛光等工艺,制备了8元台面InGaAs探测器,并测试了正照射和背照射时,器件的I-V、信号和响应光谱.测试结果表明,正照射和背照射情况下,器件的响应信号差别不大,正照射下器件的平均峰值探测率为4.13×1011cmHz1/2W-1,背照射下器件的平均峰值探测率为4×1011cmHz1/2W-1,但背照射情况下器件的响应光谱在短波方向有更好的截止.     

以K2O助熔剂生长LiNbO3晶体的研究

通过在同成分的熔体中加入0～10%(质量分数)的K2O提拉法生长了近化学计量比的LiNbO3晶体.用测量晶格常数和居里温度的方法测定了[Li]/[Nb],结果表明加入到同成分的熔体中的K2O的量决定了晶体中的[Li]/[Nb].对这种方法生长的LiNbO3晶体的缺陷和畴结构进行了分析和研究.