化学束—气源外延生长HgCdTe

评论了Ⅱ-Ⅵ族半导体HgCdTe的化学束-气源外延生长系统的设计和研制,介绍了生长HgCdTe外延层和气体源掺碘CdTe外延层的最新结果,这些结果表明了用这种技术生长用于制备先进红外探测器的优质材料的可能性.     

HgCdTe注入工艺研究

ＨｇＣｄＴｅ是制造焦平面阵列最受关注的材料，注入掺杂又是研制焦平面阵列极有前途的工艺方法。但ＨｇＣｄＴｅ特性“娇嫩”，如Ｈｇ易分凝，因此研究这种的注入工艺成为首要的条件。考察了注入功率引起样品升温的影响，研究了不同注入能量、束流密度、剂量、元素等与材料之间性能变化的关系。通过离子注入ＨｇＣｄＴｅ的热学分析，实验研究了ＨｇＣｄＴｅ注入的工艺条件，束流与注入能量是Ｈｇ分弟的主要因素。     

HgCdTe注入过程温度特性研究

参照Ｓｉ的电导率与杂质能级热激发的关系，提出了一种新的微型温度计。它可以测量ＨｇＣｄＴｅ注入过程中温度变化，精度为±０．１℃。实验表明注入靶流Ｉ＝５μＡ，注入能量Ｅ＝１５０ｋｅＶ为宜。     

HgCdTe晶片杂质浓度的检测

采用红外透射法测ｎ型ＨｇＣｄＴｅ晶片的组分ｘ．范德堡法测晶片的载流子浓度ｎ０。用实测值ｘ和ｎ０计算出在相同低温热处理条件下不同组分（０．１９０＜ｘ＜０．２３０）的ｎ型ＨｇＣｄＴｅ晶片７７Ｋ时本征浓度ｎｉ和杂质浓度ｎｄ．得到比值ｎｄ／ｎｉ与组分ｘ的关系曲线。对此曲线分析可知，７７Ｋ时ＨｇＣｄＴｅ（０．１９０＜Ｘ＜０２３０）并不处于杂质电离饱和区，而是处于过渡区，故不可以将霍耳系数Ｒ确定的载流于浓度ｎ０视为杂质浓度ｎｄ。     

HgCdTe光导探测器的失效分析

利用剥层分析技术对已知失效的ＨｇＣｄＴｅ光导探测器进行逆向分析，研究了器件制造过程中主要工艺引入的缺陷以及形貌，寻找器件失效原因，并分析了工艺损伤与器件电性能的关系。     

HgCdTe的反常高电子迁移率

文中报道了碲镉汞的反常高电子迁移率。变磁霍尔测量和小光点扫描红外透射测量结果表明，反常高电子迁移率碲镉汞样品中存在导电非均匀性，这种导电非均匀性是横向组分严重偏析形成的负径向电子浓度梯度（电子浓度从晶片中心向周边减小）造成的。负径向电子浓度梯度的导电非均匀性使HgCdTe电子迁移率的测量值反常地高。     

离子注入HgCdTe红外反射谱

运用反射色谱方法分析离子注入ＨｇＣｄＴｅ的损伤特性，文中提出了注入区多层模型与实验测量符合。     

液相外延碲镉汞表面化学腐蚀研究

应用不同浓度的溴甲醇溶液对液相外延碲镉汞表面进行化学腐蚀,并且测量了腐蚀速率。然后通过原子力显微镜及X射线光电子能谱分析了碲镉汞材料的表面状态。发现经过溴甲醇溶液腐蚀后,碲镉汞表面富碲现象较为严重而且表面粗糙度略有增加。     

Modeling of Recombination in HgCdTe

Minority carrier recombination lifetime calculations for narrow-gap semiconductors are of direct practical interest in establishing whether a material’s recombination is extrinsically or intrinsically limited, and therefore in guiding research and development programs regarding material quality improvements. We describe efforts to obtain accurate electronic band structures of HgCdTe alloy-based materials with infrared energy gaps and employ them to evaluate Auger recombination lifetimes. We use a 14-band k · p formalism to compute and optimize electronic band structures, and use the obtained electronic energies and matrix elements directly in the numerical evaluation of Auger and radiative lifetimes.     

碲镉汞光导器件的交叠结构与性能

光数载流子扫出效应是限制碲镉汞（ＨｇＣｄＴｅ）光导器件性能提高的重要因素之一。交叠结构的光导器件能有效地消除少数载流子扫出效应，就结构的尺寸问题，进行了理论分析和实验，实验结果与理论符合，器件呼应率有较大的提高。     

碲镉汞薄膜分步化学抛光技术研究

针对碲镉汞薄膜化学抛光过程中容易产生材料组分均匀性变差、影响芯片性能的现象,提出了一种分步化学抛光技术。材料表面分析和组分分析结果表明,分步化学抛光可以降低材料表面的粗糙度,改善化学抛光材料组分的均匀性,有效地去除材料表面氧化,同时对探测器芯片性能的均匀性提升也做出了一定的贡献。     

碲镉汞液相外延薄膜典型缺陷及其起源分析

通过碲镉汞液相外延薄膜的典型缺陷的研究,结合国内外的研究现状,综述了各种缺陷的特征、起因、消除方法等。通过对HgCdTe液相外延层中常见的缺陷进行归纳和总结,探讨各种缺陷的可能起因,以达到提高液相外延工艺水平的目的。     

激光辐照HgCdTe晶体研究进展

对激光与物质相互作用原理进行了简要介绍,列举了HgCdTe晶体与激光相互作用的研究进展。主要对激光与HgCdTe晶体相互作用时表现出来的现象和实验技术进行了探讨,并对新的测量技术做出了展望。     

Metalorganic chemical vapor deposition of HgCdTe for photodiode applications

Metalorganic chemical vapor depositon (MOCVD) in situ growth of p-on-n junctions for long wavelength infrared (LWIR) and medium wavelength infrared (MWIR) photodiodes is reported. The interdiffused multilayer process was used for the growth of the HgCdTe junctions on CdTe and CdZnTe substrates. The n-type region was grown undoped while the p-type layer was arsenic doped using tertiarybutylarsine. Following a low temperature anneal in Hg vapor, carrier densities of (0.2-2) x 10¹⁵ cm³ and mobilities of (0.7-1.2) x 10⁵ cm²/V-s were obtained for n-type LWIR (x ~ 0.22) layers at 80K. Carrier lifetimes of these layers at 80 K are ~l-2 μs. For the p-type region arsenic doping was controlled in the range of (1-20) x 10¹⁶ cm^-3. Arsenic doping levels in the junctions were determined by calibrated secondary ion mass spectroscopy depth profile measurements. Composition and doping of the p-on-n heterojunctions could be independently controlled so that the electrical junction could be located deeper than the change in the composition. The graded composition region between the narrow and wide (x = 0.28-0.30) bandgap regions are 1–2 μm depending on the growth temperature. Backside-illuminated variable-area circular mesa photodiode arrays were fabricated on the grown junctions as well as on ion implanted n-on-p MWIR junctions. The spectral responses are classical in shape. Quantum efficiencies at 80K are 42–77% for devices without anti-reflection coating and with cutoff wavelengths of 4.8–11.0 μm. Quantum efficiencies are independent of reverse bias voltage and do not decrease strongly at lower temperatures indicating that valence band barrier effects are not present. 80K R_oA of 15.9 Ω-cm² was obtained for an array with 11.0 μm cutoff. Detailed measurements of the characteristics of the MOCVD in situ grown and implanted photodiodes are reported.     

用椭圆偏振测量法分析碲镉汞的组分及其均匀性

简略介绍了椭偏仪的测量原理和测量装置。分析了Hg1-xCdxTe(MCT)的 组分与椭偏仪的参数Δ和ψ之间的关系,结果发现碲镉汞的组分x主要与椭偏仪的参数ψ有关,而且x与ψ的经验关系为ψ＝14．84－10.22x。最后椭圆偏振测量的方法分析了碲镉汞的横向和纵向组分均匀性。该方法具有非破坏性、有效、快捷的特点。     

衬底表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏的影响

通过改变碲锌镉衬底的表面加工方法及溴-甲醇腐蚀液的浓度,研究衬底的表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏情况的影响。利用傅里叶红外透射(FTIR)光谱议、晶片扫描成像系统、光学显微镜等工具对不同条件下的碲镉汞薄膜的表面起伏情况进行观察和比较。研究初步发现碲锌镉衬底不经过化学抛光,以及不经过腐蚀直接进行外延的情况下得到的碲镉汞薄膜的表面起伏状况会得到一定程度的改善,但是考虑溴-甲醇腐蚀液对机械抛光造成的表面应力的释放作用以及外延过程中的衬底回熔的相互作用会使得外延所得碲镉汞薄膜表面起伏情况更加复杂。因此,仍需要对衬底使用前的化学抛光对薄膜表面起伏的作用以及确定合适的溴-甲醇腐蚀液的浓度进行进一步的研究。