碲锌镉衬底晶面极性对水平液相外延碲镉汞薄膜的影响

研究了碲锌镉衬底（111）晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,（111）A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规（111）B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用（111）A面、（111）B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为（50±2）°和（30±2）°,结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜（111）A面存在更大的表面张力;观察并讨论了（111）A面碲镉汞与（111）B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别;实验获得的（111）A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了（111）晶面选择对母液残留的影响,研究结果表明,采用（111）A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长,能够在不降低晶体质量的情况下,大幅减小薄膜表面母液残留。     

长波p-on-n碲镉汞红外焦平面器件高温工作性能

碲镉汞材料为窄禁带半导体,随着工作温度的升高,材料本征载流子浓度会增加,探测器截止波长会变短,暗电流增加等,会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能,但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题,在保证探测器正常工作性能的前提下,提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点,有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析,在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference , NETD）为25.3 mK,有效像元率为99.48%,在高温条件下具备较优的工作性能。     

论高工作温度碲镉汞红外探测器（下）

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_oA接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Opeating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。     

论高工作温度碲镉汞红外探测器（上）

与用其他材料制备的红外光子探测器相比,碲镉汞红外探测器具有带隙灵活可调、量子效率较高以及R_0A接近理论值等优点。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,以抑制引起噪声的热生自由载流子。期望碲镉汞探测器在具有高工作温度(High Operating Temperature,HOT)的同时而又无需牺牲性能。HOT碲镉汞探测器的设计目标主要是抑制俄歇过程,从而降低探测器噪声和低温制冷需求。从相关基本概念出发,讨论了对HOT碲镉汞物理机制的理解以及近年来HOT碲镉汞技术的发展状况。     

金掺杂碲镉汞红外探测材料及器件技术

采用金掺杂替代作为深能级缺陷中心的汞空位,可明显提高P型碲镉汞材料少子寿命,进而降低以金掺杂P型材料为吸收层n-on-p型碲镉汞器件的暗电流,明显提升了n-on-p型碲镉汞器件性能,是目前高灵敏度、高分辨率等高性能n-on-p型长波/甚长波以及高工作温度中波碲镉汞器件研制的一种技术路线选择.本文在分析评述金掺杂碲镉汞材...     

中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展

碲镉汞材料具有响应速度快、量子效率高、带隙连续可调等优点,广泛应用于红外探测领域,本文报道了近年来中国电科11所在碲镉汞薄膜材料制备方面的技术进展。在碲锌镉衬底材料制备方面,已突破135mm碲锌镉晶体生长技术,碲锌镉衬底平均位错腐蚀坑密度(EPD) <1×104cm-2,具备了80mm×80mm规格碲锌镉衬底的批量生产能力。在液相外延碲镉汞薄膜制备方面,富碲水平液相外延碲镉汞薄膜平均位错腐蚀坑密度EPD<4×104cm-2,具备80mm×80mm规格碲镉汞薄膜的制备能力;富汞垂直液相外延实现高质量双层异质结碲镉汞薄膜材料批量化制备,该种材料的半峰宽(FWHM)控制在(20～40)arcsec范围内,碲镉汞薄膜厚度极差≤±06μm。在分子束外延碲镉汞薄膜方面,实现了6 in硅基碲镉汞材料制备,组分标准偏差≤00015,表面宏观缺陷密度≤100cm-2;碲锌镉基碲镉汞材料已具备50mm×50mm制备能力,组分标准偏差为0002,厚度标准偏差为0047μm。从探测器验证结果来看,基于富碲水平液相外延碲镉汞薄膜实现了1 k×1 k、2 k×2 k等规格红外焦平面探测器的工程化制备;采用双层异质结碲镉汞薄膜实现了高温工作、长波及甚长波探测器的制备;使用分子束外延制备的碲镉汞薄膜实现了27 k×27 k、54 k×54 k、8 k×8 k等规格红外焦平面探测器研制,在宇航领域有巨大的应用潜力。     

室温中波红外碲镉汞探测器激光辐照饱和特性的仿真

针对室温工作的光伏型碲镉汞中波红外探测器激光辐照饱和特性进行了仿真,结果表明,中红外激光对碲镉汞材料的加热效应以及光照导致零偏压阻抗降低,是影响探测器输出量子效率的重要因素。利用一维数值仿真方法,建立了室温碲镉汞pn结的模型,计算了稳态激光辐照下器件量子效率以及零偏压阻抗。理论计算了激光辐照下的稳态温度分布近似模型,并将温度场分布耦合到仿真计算中,发现衬底厚度会影响芯片的温升,从而显著影响器件饱和阈值的大小。另外,计算表明,随着光照强度的增加,器件的零偏压阻抗降低,并将仿真结果与实测芯片参数进行了比较。计算分析为设计高饱和辐照度阈值的中波红外碲镉汞探测器提供了参考。     

异质衬底外延碲镉汞薄膜位错抑制技术进展

分子束外延碲镉汞技术是制备第三代红外焦平面探测器的重要手段,基于异质衬底的碲镉汞材料具有尺寸大、成本低、与常规半导体设备兼容等优点,是目前低成本高性能红外探测器发展中的研究重点。对异质衬底上碲镉汞薄膜位错密度随厚度的变化规律进行了建模计算,结果显示ρ～1/h 模型与实验结果吻合度好,异质衬底上原生碲镉汞薄膜受位错反应半径制约,其位错密度无法降低至 5×10⁶cm^-2以下,难以满足长波、甚长波器件的应用需求。为了有效降低异质外延的碲镉汞材料位错密度,近年来出现了循环退火、位错阻挡和台面位错吸除等位错抑制技术,本文介绍了各技术的原理及进展,分析了后续发展趋势及重点。循环退火和位错阻挡技术突破难度大,发展潜力小,难以将碲镉汞位错密度控制在 5×10⁵cm^-2以内。台面位错吸除技术目前已经显示出了巨大的发展潜力和价值,后续与芯片工艺融合后,有望大幅促进低成本长波、中长波、甚长波器件的发展。     

Cd1-xZnxTe晶体中由本征缺陷引起的导电类型转变界面研究

在富Te生长条件下,采用垂直布里奇曼法（vertical Bridgman method, VB）生长的部分碲锌镉（Cd_1-xZn_xTe, CZT）晶体内存在导电类型转变界面。为深入探讨碲锌镉晶体导电类型转变界面形成的原因,结合晶体导电类型和红外光谱透过率的测试结果与第一性原理的理论计算进行分析,结果表明,碲锌镉晶体内的导电类型转变界面是晶体生长过程中形成的Cd空位（V_Cd）缺陷与Cd间隙（Cd_i）缺陷导致的。在富Te条件的生长过程中,Cd空位缺陷易于形成,碲锌镉晶体材料中含有大量的Cd空位缺陷,材料的导电型为p型。在晶体生长结束阶段的降温过程中,Cd原子会扩散至碲锌镉晶体中,促进了Cd间隙缺陷的形成,在碲锌镉晶体材料中形成Cd间隙缺陷,导致晶体材料的导电性转变为n型。     

昆明物理研究所大面积水平推舟液相外延碲镉汞薄膜技术进展

报道了近年来昆明物理研究所在富碲水平推舟液相外延碲镉汞外延薄膜制备技术方面的进展。2019年以来,突破了?120 mm碲锌镉晶体定向生长技术,使碲锌镉衬底沉积相和夹杂相密度≤5×103 cm－2,位错腐蚀坑密度（EPD）≤4.0×104 cm－2,?120 mm（111）晶圆衬底的Zn组份分布极差≤0.36%。基于碲锌镉衬底技术的进步,液相外延碲镉汞薄膜的最大生长尺寸达到了70 mm×75 mm,薄膜位错腐蚀坑密度均值为5×104 cm－2,X射线双晶回摆曲线半峰宽（DCRC-FWHM）≤35 arcsec,部分可控制到25 arcsec以下;50 mm×60 mm尺寸长波碲镉汞薄膜的厚度极差≤±1.25 μm,室温截止波长极差≤±0.1 μm,中波碲镉汞薄膜相应指标分别为≤±1 μm、≤±0.05 μm。材料技术的进展促进了制冷型碲镉汞探测器产能提升和成本的降低,也支撑了高性能长波/甚长波探测器、高工作温度（HOT）探测器以及2048×2048、4096×4096等甚高分辨率高性能探测器的研制。     

Co3O4/Fe2O3异质结复合材料的制备及其紫外光光电探测性能

分别采用旋涂法和水热法在FTO衬底上制备Co₃O₄种子层和Co₃O₄薄膜,再在Co₃O₄薄膜上水热生长Fe₂O₃纳米棒,获得了高质量的Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料。通过改变Fe₂O₃前驱体溶液浓度来改变异质结复合材料中Fe₂O₃组分的含量。结果表明,Fe₂O₃纳米棒覆盖在呈网状结构的Co₃O₄薄膜上,随着Fe₂O₃前驱体溶液浓度即Fe₂O₃组分含量的增加,Co₃O₄/Fe₂O₃异质结复合材料对紫外光的响应逐渐增强,当Fe₂O₃前驱体溶液浓度为0.015mol/L时,异质结复合材料有着很好的光电稳定性,并表现出较高的响应率(12.5mA/W)和探测率(4.4×10¹⁰Jones)。     

New TIT capacitor with ZrO2/Al2O3/ZrO2 dielectrics for 60 nm and below DRAMs

New ZrO₂/Al₂O₃/ZrO₂ (ZAZ) dielectric film was successfully developed for DRAM capacitor dielectrics of 60 nm and below technologies. ZAZ dielectric film grown by ALD has a mixture structure of crystalline phase ZrO₂ and amorphous phase Al₂O₃ in order to optimize dielectric properties. ZAZ TIT capacitor showed small Tox.eq of 8.5 Å and a low leakage current density of 0.35 fA/cell, which meet leakage current criteria of 0.5 fA/cell for mass production. ZAZ TIT capacitor showed a smaller cap leak fail bit than HAH capacitor and stable leakage current up to 550 °C anneal. TDDB (time dependent dielectric breakdown) behavior reliably satisfied the 10-year lifetime criteria within operation voltage range.     

Nickel silicidation techniques for strained Si1?xGex, Si1?x?yGexCy, and Si1?yCy alloys material-device applications

A nickel silicide process for Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloy materials compatible with Si technology has been developed. Low-resistivity-phase (12–20 μΘ cm) nickel silicides have been obtained for these alloys with different low sheet-resistance temperature windows. The study shows that thin (15–18 nm) silicide layers with high crystalline quality, smooth silicide surface, and smooth interface between silicide and the underlying material are achievable. The technique could be used to combine the benefits of Ni silicide and Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloys. The technique is promising for Si or Si_1-xGe_x, Si_1-x-yGe_xC_y, and Si_1-yC_y alloy-based metal-oxide semiconductor, field-effect transistors (MOSFETs) or other device applications.     

YBa2Cu3-xZnxO7薄膜红外探测器的研究

在对红外探测器进行理论分析的基础上,设计并研制了液氮温度下的Yba2Cu3-xZnxO7薄膜红外探测器,系统地测试了器件的特征参数.最好的结果为:对于波长为10μm,调制频率为f=500Hz,带宽为Δf=1Hz的红外输入辐射Rv(500,10,1)=3587V/W,NEP(500,10,1)=6.5×10-12W/Hz1/2,D*(500,10,1)=7.2×1012cmHz1/2/W,τ(500,10,1)=1.2ms.     

微波法制备高活性H1-xSr2Nb3-xMoxO10 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2) 光催化剂

通过微波辅助法制备出高活性H1-xSr2Nb3-xMoxO10光催化材料,制备过程和时间均被大大缩短。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见吸收吸收光谱（UV-Vis DRS）等表征其材料性能。考察了催化材料在40W汞灯辐照下催化降解甲基橙的催化性能。实验结果表明,MoO3的掺入量为15%（摩尔分数）时,材料的光催化性能最优。     

Excellent performance of gas sensor based on In2O3-Fe2O3 nanotubes

In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes are synthesized by an electrospinning method. The as-synthesized materials are characterized by scanning electron microscope and X-ray powder diffraction. The gas sensing results show that In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes exhibit excellent sensing properties to acetone and formaldehyde at different operating temperatures. The responses of gas sensors based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 100 ppm acetone and 100 ppm formaldehyde are 25 (240℃) and 15 (260℃), and the response/recovery times are 3/7 s and 4/7 s, respectively. The responses of In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes to 1 ppm acetone (240℃) and formaldehyde (260℃) are 3.5 and 1.8, respectively. Moreover, the gas sensor based on In₂O₃-Fe₂O₃ nanotubes also possesses an excellent selectivity to acetone and formaldehyde.     

Low sensitivity to temperature compressive-strained structure quantum well laser Ga1−xInxAs1−yNy/GaAs

The objective is to exploit the properties of the GaInNAs/GaAs alloy compressive strain structure to design a laser diode likely to meet the needs of optical communications. Modelling concerns mainly the study of the potentialities of thermal stability and dynamic response offered by these new techniques of electric and optical confinement. Band structure is modelled and typical quantum well properties are illustrated. A thorough study of the structural parameters is undertaken to take into account from the design criteria the temperature sensitivity. Minimising the Auger coefficient in the order of 10⁻²⁹ cm⁶/s appears to allow achieving efficient laser diodes production.     

SiNx/SiOxNy叠层结构防潮能力的研究

研究了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺参数对SiN_x及SiO_xN_y防潮能力的影响,并测试了SiN_x/SiO_xN_y叠层薄膜的水汽渗透速率(WVTR)。实验结果表明:单层SiN_x薄膜和SiO_xN_y薄膜都存在临界厚度,当膜厚大于临界值时,继续增大厚度不会明显改善薄膜的WVTR。当沉积温度从50℃提高到250℃,SiN_x薄膜的WVTR从0.031g/(m²·day)降至0.010g/(m²·day)。SiO_xN_y沉积时,增大N₂O通入量对薄膜的WVTR影响不明显,但可以有效改善薄膜的弯曲性能。最后,4个SiN_x/SiO_xN_y叠层膜的WVTR下降到了4.4×10-4g/(m²·day)。叠层膜防潮能力的显著提升归因于叠层结构可以有效解耦层与层之间的缺陷,延长水汽渗透路径。     

Electrodepositing ZnxMnyOz alloys from zinc oxide to manganese oxide

Electrodeposition has emerged as a practical and simple method to synthesise semiconductor materials under different forms, thin films or nanostructured layers. This work reports on the cathodic electrodeposition of ZnMnO thin layers using both zinc and manganese chlorides as precursors. The composition of thin films can be varied from binary zinc oxide to manganese oxide varying the Mn/(Mn+Zn) ratio between 0 and 1. The composition of Zn_xMn_yO_z films was obtained by energy dispersive spectroscopy. Zn_1−xMn_xO films with Mn/Zn ratio less than 10% exhibit a crystalline wurtzite structure typical of ZnO fully oriented in the (0 0 2) direction. Higher Mn content leads to deformation of the ZnO lattice and the wurtzite structure is no longer maintained. X-ray photoelectron spectroscopy points out that Mn₃O₄ tends to be deposited when a high Mn/Zn ratio is used in the starting solution. Magnetic measurements on films with Mn/(Zn+Mn) ratio near 1 reveal magnetic characteristics similar to Mn₃O₄ compounds. The transmission spectra of Zn_xMn_yO_z show the typical absorption edge of crystalline ZnO while the wurtzite structure is maintained and it shifts to higher wavelengths when Mn content increases.     

Study of thick film Ni(1−x)CoxMn2O4,(0?x?1) using overlay technique on thick film microstrip ring resonator

The effect of thick film Ni_(1−x)Co_xMn₂O₄ in-touch overlay on the X band resonance characteristics of thick film microstrip ring resonator is studied. The thick film overlay decreases the resonance frequency and increases the peak output. From the frequency shift the dielectric constant of the thick film Ni_(1−x)Co_xMn₂O₄ has been calculated. For the first time Ag thick film microstrip ring resonator has been used to study thick film Ni_(1−x)Co_xMn₂O₄ in the X band.