光导型碲镉汞探测器的氢化研究

为了提高碲镉汞红外探测器的性能,对ZnS钝化的碲镉汞光导型探测器进行了氢化处理研究,发现处理效果与氢等离子体密度和ZnS钝化层的厚度密切相关。对于ZnS层厚度固定的器件,通过改变氢等离子体密度发现低等离子体密度条件氢化处理更有利于提高器件的性能,表现在处理后器件响应信号提高且噪声下降,从光谱响应上表现为器件短波方向的响应抬高;对于同样的氢化处理条件,通过改变ZnS钝化层的厚度,发现具有较大厚度ZnS层的器件的氢化效果更好。SIMS测试发现氢化过程中氢离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处,分析认为氢离子对界面态起到了钝化作用,降低了界面态密度,提高了器件的性能。     

碲镉汞光伏型探测器的氢化处理研究

利用氢等离子体方法研究了氢化处理对碲镉汞光伏型红外探测器性能的影响,发现对ZnS介质层钝化的器件进行氢化处理后,器件的信噪比和零偏电阻有显著的改善.通过采取在氢化过程中进行光刻胶保护的方法,发现氢化作用主要发生在注入区域之外的P区一侧;通过SIMS测试分析发现氢化过程中H离子可以穿过ZnS层到达ZnS与碲镉汞的界面处.分析认为氢离子对ZnS和碲镉汞的界面产生钝化,降低了界面态密度,减弱了P型区的表面漏电,提高了PN结的击穿电压和结电阻,从而改善了器件的性能.     

长波碲镉汞材料阳极氧化膜/ZnS界面的电学特性参数

通过碲镉汞阳极氧化膜和磁控溅射ZnS膜,结合HgCdTe器件工艺,成功制备了以阳极氧化膜和磁控溅射ZnS双层钝化膜为绝缘层的“长波弱P”型HgCdTe MIS器件.通过对器件的C-V特性实验分析,获得了长波HgCdTe材料的阳极氧化膜/ZnS界面电学特性参数.并通过获得的界面参数,计算了阳极氧化和ZnS的双层钝化膜的表面复合速度.并对MIS器件的变温C-V特性进行了实验和分析.     

碲镉汞光伏探测器的变面积表面钝化研究

利用同一片碲镉汞材料制备了由单层ZnS和双层CdTe/ZnS作钝化膜的变面积光伏探测器,对两种钝化膜结构的变面积器件进行了对比研究.通过分析两种器件的电流-电压(I-V)特性曲线以及零偏电阻-面积乘积(RoA)与周长-面积比(p/A)的关系曲线,发现ZnS钝化的器件具有较大的表面漏电流;通过分析两种器件的电流噪声与暗电流的关系,发现ZnS钝化的器件的噪声特性较接近散粒噪声,CdTe/ZnS双层钝化的器件则表现出较好的基本1/f噪声特性,使得器件噪声要小于单层ZnS钝化的器件.     

碲镉汞光伏探测器的变面积表面钝化研究

利用同一片碲镉汞材料制备了由单层ZnS和双层CdTe/ZnS作钝化膜的变面积光伏探测器,对两种钝化膜结构的变面积器件进行了对比研究.通过分析两种器件的电流-电压(I-V)特性曲线以及零偏电阻-面积乘积(RoA)与周长-面积比(p/A)的关系曲线,发现ZnS钝化的器件具有较大的表面漏电流;通过分析两种器件的电流噪声与暗电流的关系,发现ZnS钝化的器件的噪声特性较接近散粒噪声,CdTe/ZnS双层钝化的器件则表现出较好的基本1/f噪声特性,使得器件噪声要小于单层ZnS钝化的器件.     

材料形貌对碲镉汞红外焦平面器件性能的影响

碲镉汞材料表面的粗糙度对钝化膜层的质量、接触孔的光刻与刻蚀都有着显著的影响,研究其表面的粗糙度对器件性能的影响具有重要意义。在本文中,我们分别研究了碲镉汞的小平面形貌和台阶形貌对器件性能的影响,以及不同表面粗糙度的碲镉汞材料对器件制备工艺和最终性能的影响。研究表明,随着材料表面粗糙度的增加,钝化层的质量下降,接触孔的均匀性下降,且接触孔的形貌变差,I-V性能下降,最终导致器件的响应非均匀性增加,盲元数增加。     

分子束外延碲镉汞探测器的变结面积I-V测试研究

碲镉汞红外探测器的表面钝化处理对器件暗电流有较大影响,决定了器件的探测性能。为了研究表面钝化层不同生长方式对暗电流的抑制效果,使用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统在Si基衬底上生长碲镉汞材料,分别通过磁控溅射和原位钝化方法生长CdTe/ZnS钝化膜层。采用半导体工艺在碲镉汞材料上制备了变面积光伏探测器。通过测试不同钝化膜层器件的暗电流,分析零偏电阻和面积乘积(R₀A)与周长面积之比(p/A)的关系。结果表明,磁控溅射生长钝化层的Si基碲镉汞器件存在较大的隧穿电流,而原位钝化生长钝化层的Si基碲镉汞器件能更有效地抑制表面漏电流。拟合器件R₀A因子随PN结面积的变化,得出原位生长钝化层的器件具有更好的钝化效果。变面积器件的制备和测试能够有效且直观地反映器件性能。     

长波光导HgCdTe探测器芯片钝化研究

在长波光导碲镉汞器件研制过程中，表面钝化是不可缺少的一个重要环节。在早期，表面钝化只进行阳极氧化处理。通过阳极氧化加ＺｎＳ复合钝化实验，得到了比较可靠的表面钝化层，并制造出了高性能、耐高温环境试验的实用化擦探测器芯片，文章对表面钝化层进行了分析。     

3英寸锗基HgCdTe表面ZnS钝化膜的应力研究

针对大面积碲镉汞表面钝化膜的应力问题,基于磁控溅射技术在3 in Ge基碲镉汞表面采用不同工艺条件沉积了ZnS钝化膜,并对其进行了退火处理。利用台阶仪和原子力显微镜(AFM)对ZnS钝化膜的应力及表面形貌进行了表征分析,结果表明:在磁控溅射方法中适当提高沉积温度和降低溅射功率,有效降低了ZnS钝化膜应力,平均应力由原来的924 MPa减小到749 MPa,且提高了应力分布均匀性;此外,退火处理有效降低了钝化膜的应力,并改善了ZnS薄膜的晶粒大小一致性和致密度。该研究为减小大尺寸碲镉汞表面钝化膜应力提供了思路。     

碲镉汞表面钝化层研究

本文简要了碲镉汞光导探测器表面钝化层的研究及结果，介绍了阳极氧化膜的制备，氧化膜的化学组成及氧化膜的物理化学性质，阐述了阳极氧化膜的退火处理。经过退火处理，提高了氧化膜的绝缘性能。     

Photo-enhanced native oxidation process forHg0.8Cd0.2Te photoconductors

Proposes an easy and reproducible vapor-phase photo surface treatment method to improve the device performance of the Hg_0.8 Cd_0.2Te photoconductive detector. We explore the effect of surface passivation on the electrical and optical properties of the HgCdTe photoconductor. Experimental results, including surface mobility, surface carrier concentration, metal-insulator-semiconductor leakage current, 1/f noise voltage spectrum, the 1/f knee frequency, responsivity R_λ, and specific detectivity D* for stacked photo surface treatment and ZnS or CdTe passivation layers are presented. These data are all directly related to the quality of the interface between the passivation layer and the HgCdTe substrate. We found that, by inserting a photo native oxide layer, we can shift the 1/f knee frequency, reduce the noise power spectrum, and achieve a lower surface recombination velocity S. A higher D* can also be achieved. It was also found that HgCdTe photoconductors passivated with stacked layers show improved interface properties compared to the photoconductors passivated only with a single ZnS or CdTe layer     

Hg1-xCdxTe长波光伏探测器的低频噪声研究

在同一Hg1-xCdxTe晶片上（x=0．217）制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe＋ZnS）钝化的两种器件,对器件的低频噪声和暗电流进行了测试．发现单层钝化的器件在反偏较高时具有较高的低频噪声,在对器件的暗电流拟合计算中发现,单层钝化的器件具有较大的表面隧道电流,而这正是单层钝化器件具有较高低频噪声的原因．并通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术RSM（reciprocal space mapping）研究了两种钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高的低频噪声和表面隧道电流的原因．     

CdTe钝化的HgCdTe非平衡载流子表面复合速度的实验研究

利用Ａｒ＾＋束央求宙积技术在ＧｇＣｄＴｅ表面实现了低温ＣｄＴｅ介质薄膜的低温生长。在用－ＨｇＣｄＴｅ晶片表面分别用ＣｄＴｅ介质膜、ＨｇＣｄＴｅ自身阳极氧化膜进行表面钝化。利用光电导衰退测量技术测量了两种不同表面钝化的薄ＨｇＣｄＴｅ晶片的非平衡载流子（少数载流子）寿命,并通过光电导衰减信号波形的拟合,得到两种不同表面钝化的ＨｇＣｄＴｅ表面复合速度。实验结果表明,获得的ＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ界面质量已     

A CdTe passivation process for long wavelength infrared HgCdTe photo-detectors

Passivant-Hg_1−xCd_xTe interface has been studied for the CdTe and anodic oxide (AO) passivants. The former passivation process yields five times lower surface recombination velocity than the latter process. Temperature dependence of surface recombination velocity of the CdTe/n-HgCdTe and AO/n-HgCdTe interface is analyzed. Activation energy of the surface traps for CdTe and AO-passivated wafers are estimated to be in the range of 7–10 meV. These levels are understood to be arising from Hg vacancies at the HgCdTe surface. Fixed charge density for CdTe/n-HgCdTe interface measured by CV technique is 5×10¹⁰ cm⁻², which is comparable to the epitaxially grown CdTe films. An order of magnitude improvement in responsivity and a factor of 4 increase in specific detectivity (D*) is achieved by CdTe passivation over AO passivation. This study has been conducted on photoconductive detectors to qualify the CdTe passivation process, with an ultimate aim to use it for the passivation of p-on-n and n-on-p HgCdTe photodiodes.     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe+ZnS）钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能．通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流．通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因．