ALE法对InSb/GaAs异质薄膜电学性能的改进

以GaAs(100)为衬底,采用原子层外延(ALE)的方法在GaAs缓冲层和常规InSb外延层间引入85个周期约30 nm的InSb低温缓冲层,以快速降低InSb和GaAs界面间较大的晶格失配(14.6%)对外延层质量造成的不利影响,从而改进异质外延薄膜的电学性能。实验结果显示,ALE低温缓冲层能较快地释放晶格失配应力,降低位错密度。室温和77 K的Hall测试显示,引入低温ALE缓冲层生长的InSb/GaAs异质外延薄膜,其InSb外延层本征载流子浓度和迁移率等电学性能较常规的方法有着较大的改进。     

表面钝化对HfTiON栅介质Ge MOS电容性能的影响

通过NO、N2O对Ge衬底进行表面钝化,生长GeOxNy界面层,然后采用反应磁控共溅射方法制备HfTiN薄膜,并利用湿N2气氛退火,将HfTiN转化为HfTiON高κ栅介质.研究了表面钝化对MOS器件性能的影响,结果表明,湿NO表面钝化能改善界面质量,有效降低MOS电容的栅极漏电流,增强器件的可靠性.     

采用改进型钝化层的红外光电二极管及传感器列阵

美国专利US7544532 (2009年6月9日授权)本发明提供采用改进型钝化层的InSb红外光电二极管及传感器列阵,同时还提供了其制作方法。该方法的具体步骤如下:在n型衬底中形成光电二极管探测器区之前,用分子束外延技术在n型InSb衬底上沉积一层AlInSb钝化层;直接通过该AlInSb钝化层注入一种合适的P~+掺杂剂,以形成光电二极管探测器区;有选择地去除AlInSb钝化层,使InSb衬底的第一区暴露出来,然后在InSb衬底第一区形成栅接点;在光电二极管     

InSb缓冲层的波纹结构及其对InSb/GaAs外延薄膜电学性能的影响

采用分子束外延方法在GaAs(001)衬底上生长了InSb外延薄膜,其中采用"二步法"制备了不同厚度的低温InSb缓冲层结构.利用Mullins扩散模型对缓冲层的生长过程进行了具体演化.结合扩散模型的计算结果,通过原子力显微镜以及透射电子显微镜研究了InSb缓冲层表面的波纹结构对后续InSb薄膜生长的影响规律.研究表明,适"-3的缓冲层厚度有利于InSb薄膜的外延生长,缓冲层厚度超过60nm后,InSb薄膜表面的粗糙度明显增加,引入了大量位错导致外延薄膜的电性能下降,采用"二步法"生长30-50nm厚的InSb缓冲层比较合适.     

电学性能不反常的本征GaAs基InSb异质外延研究

采用三步工艺进行了GaAs基InSb的异质外延生长并结合实验数据和文献资料研究了生长温度和速率、InSb层的厚度、低温缓冲层质量和双In源工艺对材料Hall电学性能等的影响。发现温度和生长速率对室温载流子迁移率和本征载流子浓度影响不太大;晶体XRD FWHM随膜厚的增加而逐渐地减小;低温缓冲层的界面质量和厚度对表面形貌具有一定的影响,低温缓冲层的界面厚度不应小于30 nm,ALE低温缓冲层的方法可以降低局部表面粗糙度;实验发现在优化的工艺参数基础上采用双In源生长工艺可以生长出电学性能不发生反常的理想本征InSb异质外延薄膜材料。获得2μm厚GaAs基InSb层在300 K和77 K的Hall迁移率分别为3.6546×104 cm^2 V^-1 s^-1和7.9453×104 cm^2 V^-1 s^-1,本征载流子迁移率和电子浓度随温度的变化符合理论公式的预期。     

InSb光伏探测器钝化对电学性能的影响

实验以阳极氧化法在0.1MKOH溶液中钝化InSb光伏探测器,测量器件钝化前后电学性能的变化。结果表明,器件经钝化后,反向阻抗普遍提高,零偏压阻值显著增加。由于有效地减小表面漏电现象和“沟道效应”,台面下反型层对信号响应降低,改善了器件敏感面扩大问题。借助于俄歇电子能谱仪和x光能谱仪对钝化膜的主要成份进行了测定。文中列出器件钝化前后性能变化数据,並对实验中的现象及有关工艺问题进行讨论。     

表面预处理对Ge MOS电容特性的影响

通过不同气体(NO、N2O、NH3)对Ge衬底进行表面预处理,生长GeOxNy界面层,然后采用反应磁控溅射方法生长HfTiO薄膜,制备HfTiO/GeOxNy叠层高k栅介质Ge MOS电容,研究表面预处理对界面层以及界面层对器件性能的影响.隧穿电子扫描电镜(TEM)、栅电容-电压(C-V)栅极漏电流-电压(J-V)的测量结果表明,湿NO表面预处理能生长高质量的界面层,降低界面态密度,抑制MOS电容的栅极漏电流密度.施加高场应力后,湿NO表面预处理样品的平带漂移及漏电流增加最小,表示器件的可靠性得到有效增强.     

InSb红外探测器钝化前清洗工艺研究

对InSb红外探测器钝化前清洗工艺进行了研究。在传统清洗方法的基础上增加专用清洗液进行清洗,以优化钝化前InSb材料的表面质量。飞行时间二次离子质谱仪(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, TOF-SIMS)质谱检测表明,增加专用清洗液清洗工艺后,InSb材料表面的Si杂质浓度降低了约85%,主要有机物杂质浓度降幅约为30%~60%,表面整体杂质含量显著降低。经流片验证,增加专用清洗液进行钝化前表面清洗,I-V性能更优,InSb光伏芯片的长期可靠性显著提高。这说明钝化前InSb材料的表面质量对InSb红外探测器的性能和可靠性具有重要影响。本文提供的钝化前清洗优化方向具有一定的指导意义。     

表面钝化对Ge MOS电容可靠性的影响

通过NO、N2O对Ge衬底进行表面钝化,然后采用反应磁控共溅射方法制备HfTiN薄膜,并利用湿N2气氛退火,将HfTiN转化为HfTiON高k栅介质.研究了表面钝化对Ge MOS器件性能的影响.实验结果表明,湿NO表面钝化能生长高质量GeOxNy界面层,有效降低MOS电容的栅极漏电流,增强器件的可靠性.     

表面处理对HfO_2栅介质MOS电容界面特性的影响

在溅射淀积HfO2栅介质之前,采用NO、N2O、O2+CHCCl3(TCE)进行表面预处理。结果表明,预处理能改善界面和近界面特性,减小界面层厚度,尤其是新颖的TCE+少量O2的表面处理工艺,能有效抑制界面层的生长,大大降低界面态密度,减小栅极漏电流。其机理在于TCE分解产生的Cl2和HCl能有效地钝化界面附近Si悬挂键和其它结构缺陷,并能去除离子污染。     

InSb阳极氧化膜界面特性研究

用阳极氧化的方法在InSb衬底上生长氧化膜,并在阳极氧化膜上镀Cr/Au电极以制备MOS器件,通过分析77 K时MOS器件C-V特性,得出InSb-阳极氧化膜界面的掺杂浓度、界面态密度,氧化层中的固定电荷密度可动电荷密度等重要参数,分析其界面特性和制备工艺的关系,为InSb表面的钝化工艺提供参考。     

MBE外延InSb基CdTe工艺研究

成功制备了CdTe/InSb复合衬底,为长波HgCdTe外延提供了可能。通过工艺研究解决了InSb氧化层去除及In元素扩散控制两个难点问题,使用As钝化法可以解决双腔衬底转移的问题,在常用的退火工艺下,通过厚度的调整可以阻挡In元素的扩散。     

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     

含氧等离子体对低温CVD沉积SiO2钝化性能的改善

对InSb探测器芯片的退化机理进行讨论 ,提出了SiO2 钝化膜中悬键形成的一种新模式 ;为进一步减少界面陷阱及界面态 ,采用含氧原子的等离子体来处理芯片 ,取得了良好效果 ,含氧等离子气氛由N2 O气体高频电离获得。处理后的InSb探测器芯片I V特性明显好转 ;Au/Cr SiO2 InSbMIS结构的C V曲线下降坡明显变陡 ,曲线回滞明显变小 ;红外吸收谱表明SiO2 钝化膜中 H键及 OH键的数量明显减少。     

界面电荷对C-Si表面钝化质量的影响

深入分析了影响晶体硅与钝化介质层界面复合的主要因素:界面态密度(Dit)、介质层表面电荷密度、衬底掺杂类型及掺杂浓度.研究发现,随着载流子注入水平改变,介质层的钝化质量与介质层带电类型和硅片掺杂类型紧密相关.随着载流子注入水平的降低,富含正电荷(负电荷)的钝化介质在P型(N型)硅片上的钝化质量随之降低;富含负电荷(正电...     

界面陷阱对InSb光伏型红外探测器稳态特性的影响

基于Silvaco二维数值仿真研究了界面陷阱对背照式p-on-n台面型In Sb光伏红外探测器串音和量子效率的影响,通过分析探测器中复合率分布、空穴电流密度分布、电场分布等与界面陷阱的空间分布及浓度的相关性,揭示了界面陷阱影响探测器的稳态性能的内在物理机制.研究结果表明,N-型In Sb有源区与钝化层界面处的陷阱和像元台面间的界面陷阱都会在提高串音性能的同时降低量子效率,但由于两者作用区域不同,所以对两种性能的影响程度不同.     

Surface passivation of backside-illuminated indium antimonide focalplane array

A novel surface passivation tailored to a two-dimensional array of small-area, gate-controlled InSb photovoltaic diodes fabricated on etch-thinned bulk InSb wafers, with backside illumination, is presented. The surface passivation is based on a controlled surface treatment that reduces the native oxide and is followed by photon-assisted deposition of SiO_x. Thinned bulk n-type InSb with (111) orientation forms two distinctive types of interface on the In and Sb faces, respectively. The In face forms an accumulated interface with reduced surface recombination velocity. The Sb face forms a slightly accumulated interface, with a relatively small concentration of fast and slow surface states. The current-voltage and differential resistance-voltage characteristics of implanted p⁺-n photodiodes exhibit nearly flat behavior up to 1-V reverse bias with reduced leakage currents. The R_o×A product of small-geometry diodes is 5×10⁴ Ω-cm² at 77 K