室温InAsSb长波红外探测器的研制

用熔体外延法(ME)生长出厚度达到100μm的InAsSb外延层,截止波长进入8～12μm波段。测量结果表明,InAsSb材料具有良好的单晶取向和结晶质量,位错密度达到104cm-2量级。室温下,霍尔测量得到的载流子浓度为1～3×1016cm-3,电子迁移率大于5×104cm2/Vs。用此材料制得了2～9μm波段的高灵敏度In-AsSb室温红外探测器。该探测器为浸没型光导元件,安装了镀有SiO或ZnS增透膜的单晶Si光学透镜。在黑体温度为500K、黑体调制频率为800 Hz和外加偏置电流为10 mA的测试条件下,测得293K下该探测器的最高黑体响应度达到168V/W,黑体探测率为2～6×108cm·Hz1/2·W-1,峰值探测率大于1×109cm·Hz1/2·W-1。     

用熔体外延法生长的截止波长10μm以上的InAsSb单晶

用熔体外延法,在液相外延系统中,在InAs衬底上成功地生长出了截止波长为11μm的InAsSb单晶.虽然使用液相外延设备,但熔体外延具有不同于液相外延等常规晶体生长方法的创新生长工艺.红外傅里叶光谱测量证明InAsSb材料的截止波长超过10μm.X射线衍射光谱揭示InAsSb外延层具有相当完美的晶体取向结构,且与InAs衬底取向一致,均为(100)方向.霍尔测量结果给出295K下,InAsSb的电子迁移率为4.75×104cm2/Vs,截流子浓度为3.61×1016cm-3;77K下电子迁移率为2.86×104cm2/Vs,载流子浓度为1.50×1016cm-3.数据显示这种材料具有研制新型探测器的良好前景.     

低温光导型InSb红外探测器研究

文中讨论了决定光导型探测器性能的主要因素。在理论分析的基础上，对低温单元光导InSb探测器的主要工艺参数进行了分析和估算。简单介绍研制结果。     

光导型测辐射热计红外探测器

本发明提供一种光导型测辐射热计红外探测器。这种红外探测器是用一种电阻会随入射红外辐射的光激发和热激发而变化的探测器材料制作的。对于这种探测器材料来说,由光激发和热激发引起的电阻变化是叠加的。该探测器材料悬置在衬底上面,它与衬底之间的间隙为入射辐射的四分之一波长,     

多元光导碲镉汞的双波段红外探测器

本文简单叙述长波１６０元光导碲镉汞红外探测器，３－５μｍ锑化铟和８－１２μｍ光导碲镉汞双波段红外探测器的制造工艺过程，性能和使用情况。     

长波光导60元碲镉汞红外探测器通用组件

报道了工程化长波光导６０无碲镉汞红外探测器组件研制的结果，该组件由探测器芯片、杜瓦和制冷器组成。探测器组件的主要指标达到：ＤＢ＝１．７×１Ｏ１０ＣｍＨｚ１／２／ＷＶＢ＝１６×１０４Ｖ／Ｗ。组件的体积小，重量轻，并达到了国军标所规定的红外探测器高、低温实验，温度循环实验，振动实验和冲击等环境实验的要求。     

非制冷势垒型InAsSb基高速中波红外探测器

高速响应的中波红外探测器在自由空间光通信和频率梳光谱学等新兴领域的需求逐渐增加。中长波XB_nn势垒型红外光探测器对暗电流等散粒噪声具有显著抑制作用。本文在GaSb衬底上采用分子束外延技术生长了nBn和pBn两种结构的InAsSb/AlAsSb/AlSb中波红外光探测器材料,并通过微纳加工工艺制备了可用于射频响应特性测试的GSG结构探测器。XRD和AFM的测试结果表明,两种结构的外延片都具有较好的晶体质量。器件暗电流测试结果表明,相较于nBn器件,在室温和反向偏压400 mV的工作条件下,直径90 μm的pBn器件表现出更低的暗电流密度0.145 A/cm2,说明该器件在室温非制冷环境下表现出较低的噪声水平。不同台面直径的探测器的暗电流测试表明,pBn器件的表面电阻率低于对照的nBn器件的表面电阻率。另外,根据探测器的电容测试结果,可零偏压工作的pBn探测器具有完全耗尽的势垒层和部分耗尽的吸收区,nBn的吸收区也存在部分耗尽。探测器的射频响应特性表明,直径90 μm的pBn器件的响应速度在室温和3 V反向偏压下可达2.62 GHz,对照的nBn器件的响应速度仅为2.02 GHz,响应速度提升了29.7%,初步实现了在中红外波段下可快速探测的室温非制冷势垒型光电探测器。     

非致冷InAsSb中长波红外探测器研究评述

作为一种新兴的红外光电材料,InAsSb由于其禁带宽度窄、电子迁移率极高等优良特性受到了世界各国的广泛关注。InAsSb探测器的优势在于：对中长波红外波段的探测而言,其在室温下也具有很高的探测率,同时InAsSb探测器具有比HgCdTe探测器更高的响应速度。这些优势使得InAsSb探测器可制成非致冷型红外探测器,容易实现仪器的小型化,大大降低成本,在某些场合成为能够取代HgCdTe的理想材料。文章分别对InAsSb探测器国内和国外的研究近况作一简要评述,从而显示出在中长波红外波段InAsSb材料广阔的应用前景。     

InAsSb/InTISb superlattice: A proposed heterostructure for long wavelength infrared detectors

A novel superlattice (SL) heterostructure, comprising of InTlSb well and InAsSb barrier lattice matched to InSb, is proposed for long wavelength 8−12 urn detectors. Improvements in the InTlSb epilayers’ structural quality are expected, as it will be sandwiched between higher quality zinc-blende InAsSb epilayers. Preliminary energy band calculations of 30? InAs_0.07Sb_0.93/100? In_0.93Tl_0.07Sb SL show the band alignment favorable to type I with three heavy-hole subband confinement in the valence band and a partial electron subband confinement in the conduction band due to the small conduction band offset. Including the effect of strain indicates significant changes in the band offsets, with optical bandgap essentially unaltered. The optical band gap of this SL was computed to be 0.127 eV (9.7 μm) at OK, indicating its potential for long wavelength applications.     

长波InAsSb材料的结构特性研究

用熔体外延(ME)法在InAs衬底上生长了InAsSb外延层,用扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的横截面,并测量出外延层的厚度达到100μm,用X-射线衍射(XRD)谱研究了InAsSb外延层的结构性质。测量结果表明,InAs/InAs0.023Sb0.977单晶具有相当完美的晶体取向结构及良好的结晶质量,这可能得益于100μm的外延层厚度基本消除了外延层与衬底之间晶格失配的影响。电子探针微分析(EPMA)测量的元素分布图像显示,Sb(锑)元素在外延层中的分布相当均匀。     

InAsSb势垒阻挡型红外探测器暗电流特性研究

计算了不同温度下由辐射复合和俄歇复合决定的InAsSb材料的载流子寿命,结果表明,低温下n型InAsSb材料的载流子寿命受限于辐射复合过程,而高温下InAsSb材料的载流子寿命取决于Auger 1复合过程。讨论了势垒阻挡型器件的暗电流解析模型及暗电流抑制机理,通过在nBn吸收层的另一侧增加重掺杂的n型电极层形成nBnn⁺结构对吸收区内的载流子进行耗尽,吸收区少数载流子浓度降低约两个数量级,从而进一步降低器件暗电流。成功制备了InAsSb-基nBnn⁺器件,150 K下器件暗电流低至3×10^-6 A/cm²,采用势垒结构器件的暗电流解析模型对150 K下器件的暗电流进行拟合分析,结果表明由于势垒层为p型掺杂,在吸收层形成耗尽区,导致器件中的产生复合电流并没有完全被抑制,工作温度低于180 K,器件暗电流受限于产生复合电流,工作温度高于180 K,器件暗电流受限于扩散电流。     

InAs/InAsSb超晶格红外中/中波双色焦平面探测器研制

超晶格材料已经成为了第三代红外焦平面探测器的优选材料。双波段红外探测器能够通过对比两个波段内的光谱信息差异,对复杂的背景进行抑制,提高探测效果,在需求中尤为重要。本文开展了InAs/InAsSb超晶格中/中双色焦平面探测器设计及制备技术研究,从器件设计、材料外延、芯片加工等方面展开研究,制备了中心距30 μm的320×256 InAs/InAsSb二类超晶格中/中波双色焦平面探测器。器件短中波峰值探测率达到7.2×10¹¹ cm·Hz^1/2W^-1,中波峰值探测率为6.7×10¹¹ cm·Hz^1/2W^-1,短中波有效像元率为99.51%,中波为99.13%,获得了高质量的成像效果,实现中中双色探测。     

新型亚波长陷光结构HgCdTe红外探测器研究进展

综述了近几年来亚波长陷光结构Hg Cd Te红外探测器研究进展.系统介绍了一种结合有限元方法与时域有限差分方法对红外探测器的"光""电"特性进行联合模拟和设计方法,以及基于这种新的数值模拟方法对亚波长人工微结构Hg Cd Te红外探测器的模拟和分析结果.理论分析和实验研制数据均显示这种新型亚波长人工微结构结构具有很好的陷光特性,在提高长波红外探测器性能方面具有潜在应用前景.     

Optical-absorption model for molecular-beam epitaxy HgCdTe and application to infrared detector photoresponse

Accurate knowledge of the optical-absorption coefficient in HgCdTe is important for infrared (IR) detector design, production process (layer screening), and interpretation of detector performance. Measurements of the optical-absorption coefficient of HgCdTe layers with uniform composition are presented with the goal of developing a revised model in the interest of IR detector technology. Existing methods of determining HgCdTe alloy composition from IR transmission measurements are compared, where one self-consistent method is suggested and shown to agree with experimental detector data. An exponential Urbach and hyperbolic model are presented to represent band tail and above-bandgap absorption regions, respectively. Parameters associated with these models are extracted for Hg_1−xCd_xTe compositions of x=0.22–0.60 and temperatures of T=40–300 K using samples of varying thickness to obtain accurate data for varying spectral regions of the absorption coefficient. An initial analytical expression for the absorption coefficient is presented and compared to experimental detector-response data. Detector-response simulations indicate that accurate optical-absorption models are needed, where detector structures with thin layers and arbitrary composition profiles in current and future IR detectors will be the most demanding.     

非制冷型中长波铟砷锑探测器

工作在中、长波红外波段(波长5~12μm)的红外探测器在红外制导、红外成像、环境监测及资源探测等方面有着重要而广阔的应用前景。目前中国军用和民用对这一波段的非制冷型、快速响应的光子型红外探测器有迫切需求。文中用熔体外延(ME)法在InAs(砷化铟)衬底上生长的InAs0.05Sb0.95(铟砷锑)厚膜单晶,制作了高灵敏度、非制冷型、中长波光导型探测器,探测器上安装了Ge(锗)浸没透镜。傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱显示InAsSb材料的本征吸收边出现在波长8μm以后。InAs0.05Sb0.95探测器的光谱响应波长范围为2~9μm。室温下,在波长6.5μm处的峰值探测率Dλp*达到5.4×109 cm·Hz1/2·W-1,在波长8.0μm和9.0μm处的探测率D*分别为9.3×108和1.3×108 cm·Hz1/2·W-1,显示了InAsSb探测器的优越性能及对红外探测和成像的应用前景。