ZnS—Hg_(1-X)Cd_XTe界面不稳定性对RoA 8—14nm红外光电二极管劣化的影响

已经发现,在 Hg_(1-x)Cd_xTe(x0.2)上电子沉积的 ZnS 界面的低温诱导劣化会严重地影响远红外光电二极管的性能。这些使用硼注入方法制造的光电二极管的 R_oA,通过与结面成正比的形成—复合成份,被限制在77K.在短时间(约4小时)的热处理之后     

碲锡铅扩散结探测器的探测率极限

针对缓变结和突变结,计算了碲锡铅扩散结光生伏特探测器在零偏压时的电阻——面积之乘积R_oA。对抗缓变结而言,提出的公式论证了少数载流子扩散电流,耗尽层电流以及隧道电流被加以考虑时,R_oA 与梯度常数的全部依赖关系,对抗突交结,同样也针对扩散、耗尽和隧道三种机理,画出了R_oA 与轻掺杂区载流子浓度的依赖关系。计算是按照两种有实际意义的器件来进行的:即扩散Sb 的Pb_(0.982)—Sn_(0.018)Te 在170°K 工作、截止波长为5微米和扩散Cd 的Pb_(0.79)Sn_(0.21)Te 在77°K 工作,截止波长为11微米。Sb 扩散结遵从缓变结模式,而在未退火的基片上作成的Cd扩散结是突变结。我们把计算值和测出的R_oA 之乘积加以比较,确定了这两类器件耗尽层中的近似寿命值。根据这些结果,画出了受热噪声限制的探测器的探测率D~*与R_oA 之关系曲线。能够证明:欲获得D~*的上限值,碲锡铅固有的短寿命起主导作用。     

金属-碲钖铅光电二极管

在经过退火的p-Pb_(0.79)Sn_(0.21)Te基体上,蒸发厚度约1000埃的金属层(如铟等),随后进行温度为200～300℃时间为2小时的热扩散;已制成探测率D_(λmax)～1×10~(10)厘米·赫1/2·瓦~(-1)(77K)、峰值响应波长～10微米的光电二极管。本文对金属-碲锡铅光电二极管的光谱响应及扩散金属的影响进行了初步的讨论。     

碲镉汞离子注入结的性能

用离子注入Hg_(0.71)Cd_(0.29)Te形成的n—p结,其结构存在有离子注入损伤。在受主浓度为4×10~(16)cm~(-3)的p型衬底上,用Ar、B、Al和P离子注入,已制备出n—p结光电二极管。当注入剂量在10~(13)—5×10~(14)cm~(-2)范围内时,注入n型层的特点是薄层电子浓度为10~(14)—10~(15)cm~(-2),电子迁移率高于10~3cm~2V~(-1)s~(-1)。光电二极管截止波长为5.2μm,量子效率高于80%。77K时,动态电阻与表面积的乘积大于2000 Ω·cm~2。详细地研究了动态电阻对温度的依赖关系,结电容与反向电压的关系符合线性缓变结模型。用栅—控二极管对77K时的反向电流特性进行了研究。结果表明,对于表面电位的两极来说,反向击穿是由表面处场—感应结内的带问隧道决定的。     

PbTe光伏探测器的探测率极限

本文分析掺杂浓度对于PbTe突变结的R_oA乘积所发生的影响。针对77K、200K和300K等温度进行了计算。考虑扩散电流(辐射复合和Auger复合情况)、隧道效应电流以及耗尽层电流产生的影响。确定光伏探测器在温度77K和200K时的背景限工作条件。     

10.6微米碲镉汞光电二极管组件

本报告叙述在174K工作的10.6微米碲镉汞温差电制冷光电二极管组件的研制,本方案的目的在于论证5×10~(-4)厘米~2面积的器件在170K工作时具有20％量子效率、50兆赫带宽和1毫安反向饱和电流。为得到重掺杂的结,而把170K下的扩散电流降到极小,对几种方法作了评价。有两个组件已交付使用,它们各有一个灵敏面积为2×10~(-4)厘米~(-2)的n-p扩散碲镉汞光电二极管装配在六级温差电制冷器上。较好的一个器件在174K工作,其最小可探测功率为7.7×10~(-19)瓦/赫,带宽为23兆赫,饱和电流为8.8毫安。组件功耗不到20瓦。     

HgCdTe外延层注硼后的热脉冲退火

在液氮温度下对Hg_(0.64)Cd_(.36)Te外延层注~(11)B时(剂量为10~(15)cm~(-2),能量为250keV)所造成的晶体损伤成功地进行了退火。并用兆电子伏级的氦离子沟道和卢瑟福背散射(Rutherford backscattering)作了观察。退火是将样片用硅板盖上,在空气中用热脉冲方式来进行的(温度为260℃,时间是8秒)。二次离子质谱分析(SIMS)数据表明在退火时硼不会扩散,由电子束感应电流(EBIC)测出p—n结的结深为5.5μm,在这个外延层上制备的二极管的I—V曲线十分陡直,其反向击穿电压是12V,而在77K时的R_oA乘积≥10~7Ω·cm~2。     

溅射的碲镉汞光电二极管

在汞等离子体装置中进行三极溅射制成了红外(Hg,Cd)Te光电二极管探测器。采用共溅射技术,用加偏压的金属(金或铝)辅助靶,形成了p型和n型材料。用此法制得了2～14微米光谱区的高灵敏的异质结和同质结二极管。在10.6微米时,约2×10~(-3)厘米面积的光电二极管工作于77K时,呈现的比探测度D_λ~*(10.6,900赫,1赫)为1.5～4×10~(10)厘米·赫~(1╱2)瓦~(-1),零偏压下的电阻-面积乘积在1.2～3欧·厘米~2,外量子效率为55～60％。在10~5赫频率下测得的噪声电平约10~(-9)伏·赫~(-1╱2)。     

双层液相外延碲镉汞光电二极管

采用液相外延技术,在CdTe衬底上连续生长P-和n-型外延层,制成了高性能的HgCdTe光电二极管。对Hg_(0.68)Cd_(0.32)Te(λ_(co)=4.0微米,200K)而言,这种二极管在高温下具有高的电阻面积(R_0A)乘积,已知道在283和200K时,R_0A乘积分别为1和30欧姆厘米~2,所生长的结型二极管的饱和电流密度达0.12安/厘米~2。     

碲镉汞光电二极管

一、引言美国宇航局戈达德宇航中心正在设计卫星之间使用的高数据速率CO_2激光通信系统,因而与亨尼威尔公司订立合同,要求研制一种碲镉汞光电二极管,它的3分贝下降频率应大于400兆赫,量子效率20％,工作温度100°K。在合同第一阶段,在(Hg,Cd)Te材料性能研究和制造高速(Hg,Cd)Te光电二极管所需扩散技术的研究方面,取得了重要     

非晶态碲镉汞的暗电导率和吸收边

研究了非晶态碲镉汞(x=0.2)薄膜的暗电导率随温度变化关系,发现非晶态结构的碲镉汞材料具有明显的半导体特性,其室温禁带宽度在0.88～0.91 eV之间,与通过光学方法获得的结果相符.在80～240K的温度区间非晶态碲镉汞(x=0.2)的暗电导率从1×10-8Ω-1·cm-1缓慢增大到5×10- 8Ω-1-cm-1,温度大于240K时,其电导率剧烈增大到1×10-5Ω-1·cm-1,说明在240K附近非晶态碲镉汞材料的导电机制发生了变化,这对非晶态碲镉汞材料的应用研究具有重要意义.还研究了退火过程对非晶态碲镉汞薄膜电导率的影响,结果表明140℃退火后非晶态碲镉汞薄膜发生了部分晶化.     

3C-SiC/Si异质结二极管的高温特性

研究了低压化学气相淀积方法制备的n-3C-SiC/p-Si(100)异质结二极管(HJD)在300～480K高温下的电流密度-电压(J-V)特性.室温下HJD的正反向整流比(通常定义为±1V外加偏压下)最高可达1.8×104,在480K时仍存在较小整流特性,整流比减小至3.1.在300K温度下反向击穿电压最高可达220V.电容-电压特性表明该SiC/Si异质结为突变结,内建电势Vbi为0.75V.采用了一个含多个参数的方程式对不同温度下异质结二极管的正向J-V实验曲线进行了很好的拟和与说明,并讨论了电流输运机制.该异质结构可用于制备高质量异质结器件,如宽带隙发射极SiC/Si HBT等.     

3C-SiC/Si异质结二极管的高温特性

研究了低压化学气相淀积方法制备的n-3C-SiC/p-Si(100)异质结二极管(HJD)在300～480K高温下的电流密度-电压(J-V)特性.室温下HJD的正反向整流比(通常定义为±1V外加偏压下)最高可达1.8×104,在480K时仍存在较小整流特性,整流比减小至3.1.在300K温度下反向击穿电压最高可达220V.电容-电压特性表明该SiC/Si异质结为突变结,内建电势Vbi为0.75V.采用了一个含多个参数的方程式对不同温度下异质结二极管的正向J-V实验曲线进行了很好的拟和与说明,并讨论了电流输运机制.该异质结构可用于制备高质量异质结器件,如宽带隙发射极SiC/Si HBT等.     

用闭管摆动法由富碲溶液液相生长碲镉汞外延膜

用差热分析法测定了组分为x=0.067、x=0.10和0.7≤y<1.0的(Hg_(1-x)Cd_x)_(1-y)Te_y的液线温度。用液相外延法在CdTe(111)A取向衬底上生长了组分x=0.35、0.31和0.24的(Hg_(1-x)Cd_x)Te薄膜。已测定Cd分凝系数为k=3.5±0.1。在550℃左右由3毫米厚熔体于缓慢冷却速率下生长的薄膜厚度接近于平衡生长的薄膜厚度。液相外延膜中的剩余杂质通常为n型,在好的薄膜中不到10~(15)厘米~(-3)。已证明用薄膜制备的光伏二极管其性能与用块状生长晶体所制备的二极管相近。     

长波碲镉汞变面积二极管器件

采用不同钝化工艺制备了一系列具有不同P/A比的变面积光电二极管器件.在77~147 K温度范围对器件R_0A和1 000/T关系进行了分析,结果表明在该温度区间器件暗电流主要以扩散电流占主导.对器件的R_0A分布进行了研究,77 K下HgCdTe薄膜内的体缺陷及非均匀性对器件性能产生了重要的影响;127 K下由于体扩散电流增加,缺陷对器件的作用显著弱化.77 K和127 K下器件R_0A随P/A比增大而减小,表明表面效应对器件具有重要的影响.基于Vishnu Gopal模型对器件1/R_0A值和P/A关系进行了拟合分析,证实了器件存在较大的表面漏电现象,且通过表面钝化工艺的改进,有效减小了表面效应对器件性能的影响.     

非晶态碲化汞薄膜的光电特性研究

利用射频磁控溅射方法在宝石衬底上制备了非晶态碲化汞(HgTe)薄膜材料,以He-Ne激光器(hv=1.96eV,λ=632.8nm)作为激励光源,在80～300K温度范围内,研究了非晶态HgTe薄膜的暗电导σd、稳态光电导σp以及光敏性σp/σd的特性,分析了载流子的导电和复合机制.实验发现,在80～300 K温度范围内,非晶态HgTe薄膜的暗电导和稳定态光电导均具有热激活特性.暗电导存在2个温区:在低温区(80K≤T≤180K),激活能约15meV;在高温区(180K≤T≤300K),激活能约400meV.穗定态光电导则存在明显的3个温区:(1)当80K≤T≤180K时,光电导具有弱的热激活特性(激活能约20meV);(2)当180K≤T≤280K时,光电导具有强烈的热激活特性(激活能约120meV);(3)当T＞280K时,光电导出现\     

探测2微米红外辐射的碲镉汞光电二极管

最近研制了截止波长2～2.3微米的碲镉汞光电二极管阵列,于193K时探测度已达1.0×10~(12)～4.0×10~(12)厘米·赫~(1/2)/瓦。本文提出了有关这些(Hg,Cd)Te光电二极管阵列的结果。     

碲镉汞红外探测器高低温循环特性研究

由于卫星长寿命的要求与机械制冷机有限寿命的矛盾,制冷机必须采用间歇式工作模式,因此星载碲镉汞红外探测器在太空中工作会经受从常温(20℃)到低温(-173℃以下)的成千上万次的温度循环,这给红外探测器带来了新的可靠性问题.本文介绍了自主研发的高低温循环试验系统,液氮致冷,温度循环范围为295K到100K.利用试验系统对两种型号的红外探测器组件进行了温度循环试验可靠性研究,测试和统计了循环试验前后的电阻、信号和噪声变化,针对具体试验结果做了分析和解释,为器件的工艺研发和改进提供了参考.     

3C-SiC/Si异质结二极管的高温特性

研究了低压化学气相淀积方法制备的n- 3C- Si C/p- Si(10 0 )异质结二极管(HJD)在30 0～4 80 K高温下的电流密度-电压(J- V)特性.室温下HJD的正反向整流比(通常定义为±1V外加偏压下)最高可达1.8×10 4 ,在4 80 K时仍存在较小整流特性,整流比减小至3.1.在30 0 K温度下反向击穿电压最高可达2 2 0 V .电容-电压特性表明该Si C/Si异质结为突变结,内建电势Vbi为0 .75 V.采用了一个含多个参数的方程式对不同温度下异质结二极管的正向J-V实验曲线进行了很好的拟和与说明,并讨论了电流输运机制.该异质结构可用于制备高质量异质结器件,如宽带隙发射极Si C/Si HBT     

固体宽频带噪音发生器

噪音温度在数值上可以用一个标准饱和二极管得到.将二极管加到300V,100MA,可以得到30000°k的噪音温度.然纳二极管,可以有效的用于宽频带噪音发生器,选择然纳二极管,通常只加到6—10V,和几个毫安就可以得到等效于10~(50)K的噪音温度.这样器件一直可以工作到超高频段.