改进碲镉汞液相外延方法原位生长正组分梯度薄膜材料

研究了液相外延生长条件对碲镉汞薄膜材料组分梯度的影响,建立了指导液相外延生长的理论模型。通过改变水平推舟液相外延工艺的汞损失速率,生长出具有正组分梯度的碲镉汞薄膜材料。针对这种特定条件下生长的碲镉汞外延薄膜,通过腐蚀减薄光谱测试与二次离子质谱测试证实了材料具有正组分梯度结构。与传统方法生长的具有负组分梯度的碲镉汞薄膜相比,这种薄膜材料具有相近的表面形貌与红外透射光谱曲线;且具有较高的晶体质量,其X射线衍射双晶摇摆曲线半峰宽达到28.8 arcsec。     

碲镉汞液相外延薄膜生长技术与性能

用液相外延的方法在ＣｄＺｎＴｅ衬底上生长Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ材料,获得了表面形貌好,位错密度低,组份均匀的碲匐汞外延材料,生长工艺对材料的参数控制有较好重复性,外延材料经热处理后,材料的Ｐ型和Ｎ型电学参数都达到较好的水平,并具有良好的可重复性。     

单温区碲镉汞液相外延生长

本文首次报道单温区开管生长优质碲镉汞液相外延层,表面光亮、界面平坦清晰。组分x≤0.2时,均匀性△x=0.004,室温下红外透过率达50％以上,典型X射线双晶衍射迥摆曲线半峰宽为176arc s,原生样品呈P型。在77K下,载流子浓度为0.5～5×10~(16)cm~(-3),霍耳迁移率为2.5～4×10~2V~(-1)s~(-1)。文章还详细研究了初始过冷度△T_i对碲镉汞液相外延的影响。     

液相外延原位Au掺杂碲镉汞薄膜材料的研究

通过液相外延方法,在碲锌镉衬底上制备了原位Au掺杂碲镉汞薄膜材料,采用金相显微镜、X光双晶衍射仪、二次离子质谱仪、Hall测试、少子寿命测试等手段对Au掺杂的碲镉汞薄膜材料进行了表征,外延片的表面形貌、晶格质量等和常规的碲镉汞外延材料基本相当,少子寿命较常规材料提高至少一个量级,芯片R0A提高至少5倍,并成功制备出了截止波长为10 μm的256×256探测器芯片,响应率非均匀性为2.85%,有效像元率为99.2%。     

相平衡形成母液法生长碲镉汞液相外延膜

根据相律探索出相平衡形成母液法生长碲镉汞液相外延膜新的工艺方法。该方法工艺简单,外延膜组份易于调整和控制。利用此种方法,成功地生长出ｘ ＝ ０－２１ ～０－２３,表面光亮,结构完整的碲镉汞液相外延膜。     

As掺杂p型碲镉汞材料的研究进展

非本征p 型掺杂碲镉汞材料可以有效克服少子寿命偏低等问题,提高长波和甚长波红外焦平面器件的性能。本文重点阐述了As 掺杂实现p型掺杂的基础性原理,以及在器件方面最新研究进展,为今后As掺杂碲镉汞材料的研究提供依据。     

Si基复合衬底碲镉汞液相外延技术的研究

文章报道了采用Si基复合衬底,利用液相外延方法成功进行中波碲镉汞薄膜生长的情况,并且采用X光双晶衍射、X光形貌、红外付立叶光谱仪等手段对碲镉汞薄膜进行了表征。Si基复合衬底碲镉汞外延膜晶体结构为单晶,并且它的双晶衍射半峰值接近国外同类产品的先进水平。     

HgCdTe分子束外延In掺杂研究

报道了用 MBE方法生长掺 In的 n型 Hg Cd Te材料的研究结果 .发现 In作为 n型施主在 Hg Cd Te中电学激活率接近 10 0 % ,其施主电离激活能至少小于 0 .6 m e V.确认了在制备红外焦平面探测器时有必要将掺杂浓度控制在～ 3× 10 1 5 cm- 3水平 .比较了高温退火前后 In在 Hg Cd Te中的扩散行为 ,得出在 40 0℃温度下 In的扩散系数约为10 - 1 4 cm2 / s,并确认了 In原子作为 Hg Cd Te材料的 n型掺杂剂的可用性和有效性 .     

Hall effect characterization of LPE HgCdTe P/n heterojunctions

The field and temperature dependence of the Hall coefficient has been used to simultaneously extract information about the p and n layers in very long wave length infrared P/n HgCdTe heterojunctions. The field dependence allows the effects of high mobility electrons to be separated from those of low mobility holes. The higher the magnetic field, the higher the sensitivity to the parameters of the P layer. For a maximum magnetic field of 8000 gauss, the hole sheet concentration must be at least five times the electron sheet concentration to obtain accurate results for the P layer. This criterion is satisfied for typical liquid phase epitaxy (LPE) heterostructures. The analysis determines the hole sheet resistance (concentration times mobility), rather than the hole concentration or mobility separately. Independent knowledge of the P layer thickness and the relationship between hole concentration and resistivity are needed to convert the Hall measurement results to hole concentrations. Analysis of the field-dependent Hall data is complicated by the finding that at least three electrons of different mobilities are needed to fit the field dependence of the Hall coefficient in n-type LPE HgCdTe layers. These results are consistent with previous conclusions that electrons with different mobilities are needed to model bulk n-HgCdTe, and with a range of mobilities in the graded composition interface between the LPE layer and CdTe substrate. Consistent results are obtained for the concentrations and mobilities of the three types of electrons in the n-HgCdTe layer with and without the P layer present. N and P type carrier concentrations are also consistent with dopant concentrations measured by secondary ion mass spectroscopy.     

As在HgCdTe分子束外延中的表面粘附系数

报道了用二次离子质谱分析 (SIMS)方法对As在碲镉汞分子束外延中的掺入行为的研究结果 .发现As在CdTe、HgCdTe表面的粘附系数很低 ,并与Hg的介入密切相关 .对于单晶HgCdTe外延 ,在 170℃生长温度下As的粘附率相对于多晶室温淀积仅为 3× 10 -4,在此生长温度下 ,通过优化生长条件获得了表面形貌良好的外延材料 .通过控制As束源炉的温度可以很好地控制As在HgCdTe层中的原子浓度 .     

As掺杂碲镉汞富碲液相外延材料特性的研究

对富碲液相外延As掺杂碲镉汞(HgCdTe)材料的研究发现,其电学性能存在着不稳定性,材料霍尔参数的实验数据与均匀材料的理论计算结果也不能很好的吻合.通过采用剥层变温霍尔测量和二次离子质谱(SIMS)测试对材料纵向均匀性进行检测的结果显示,外延材料中的As在高温富汞激活退火过程中具有向材料表面扩散的效应,导致在表面形成了高于主体层浓度1～2个量级的高浓度表面层,并导致了AsTe受主的浓度在HgCdTe薄膜中呈非均匀分布.考虑这一效应并采用双层模型的霍尔参数计算方法后,As掺杂HgCdTe液相外延材料的电学行为得到了较好的解释,并较为准确地获得了退火后材料表面层与主体层的受主浓度及受主能级等电学参数.     

X-ray diffraction characterization of LPE HgCdTe heterojunction photodiode material

High-resolution x-ray diffraction has been used to measure the composition difference between P and N layers in HgCdTe heterojunction photodiode material grown by liquid phase epitaxy. The composition (band gap) difference is a critical parameter in long wavelength photodiodes because it affects dark current and the formation of photocurrent collection barriers. We find that symmetric 333 reflections cannot resolve the small composition differences of interest. However, by making use of the asymmetric 246 reflection, small composition differences (0.03) can be resolved. There is good agreement between rocking curves and secondary ion mass spectroscopy composition depth profiles, both in the value of the composition difference and in the extent of compositional grading in the top layer. High-resolution x-ray diffraction shows promise as a nondestructive, relatively rapid technique for screening as-grown heterojunction material for carrier collection barriers.     

Si基HgCdTe材料的电学特性研究

文章研究了Si基分子束外延HgCdTe原生材料、P型退火材料和N型退火材料的霍耳参数、少子寿命等材料电学特性。研究发现，晶格失配导致Si基HgCdTe材料原生材料和N型退火材料迁移率低；Si基原生HgCdTe材料属于高补偿材料，但高补偿性并非材料的固有特性，通过P型退火可使材料变为低补偿材料，迁移率得到提高。采用分子束外延方法制备的3in Si基HgCdTe材料电学性能与GaAs基HgCdTe材料相比，性能还有待提高。改进分子束外延生长工艺提高HgCdTe质量，从而进一步提高迁移率，是Si基外延研究的关键。     

有机金属沉积法生长HgCdTe双色晶膜材料的研究

本文采用有机金属沉积（ＭＯＣＶＤ）法在ＣａＡｓ衬底上率先开展生长双色ＨｇＣｄＴｅ材料的研究，总结了生长ＣｄＴｅ缓冲层和隔离层、ｘ≈０．２、ｘ≈０．３的ＨｇＣｄＴｅ晶膜的工艺条件，并给出了ＨｇＣｄＴｅ双色材料的组分均匀性、厚度、表面形貌、结构和电性能。     

HgCdTe液相外延薄膜表面缺陷的控制

研究了HgCdTe液相外延薄膜表面两类宏观缺陷的形成原因.研究表明,大部分表面凹陷点(void)缺陷的形成是由衬底的蜡沾污所引入的,而表面凸起点(hill-like)是由衬底边缘脱落的CdZnTe微颗粒造成的,通过控制外延生长前的衬底处理过程,可以抑制这两类缺陷,从而生长出零(宏观)缺陷密度的优质HgCdTe外延薄膜.     

位错对布里奇曼HgCdTe体晶结构完整性的影响

本文根据Ｘ射线形貌相、扫描电镜和金相显微镜的实验结果和有关位错、相图的理论，分析了位错和亚晶界、亚晶界和Ｘ射线形貌相的关系以及住错对布里奇曼技术生长的ＨｇＣｄＴｅ体晶结构完整性的影响。因位错降低能量的要求，ＨｇＣｄＴｅ体晶中的密度位错要形成亚晶界和三维位错网络等亚结构。在Ｘ射线形貌相中，亚结构的取向衬度是比位错直接象更强的成象机构。正常凝固长晶过程中ＨｇＣｄＴｅ材料的组分要变化，并使其固液界面的温度梯度也发生相应变化，由此引入的热应力在结晶过程中会在ＨｇＣｄＴｅ晶体中产生高密度位错。位错形成的亚晶界和三维位错网络等亚结构严重破坏了ＢｒｉｄｇｍａｎＨｇＣｄＴｅ体晶结构完整性，这使其Ｘ射线形貌相往往不好。