InSb晶片清洗研究

随着红外探测器件制备工艺的不断发展,人们对InSb晶片表面质量的要求也越来越高,但是晶片在生产过程中不可避免地会引进各种杂质。研究了一种利用兆声超声并结合药液去离子水清洗InSb晶片的方法,并对清洗后的InSb晶片进行了表面颗粒度、表面有机物和表面粗糙度等方面的测量。实验结果表明,该方法能够有效去除InSb晶片表面的颗粒、有机物和金属离子杂质,但是也会略微增大晶片表面的粗糙度。     

InSb晶片的显微拉曼研究

对热处理前后的InSb晶片进行了显微拉曼面扫描测试,开发了一种新的InSb晶片应力面分布表征方式。热处理前后InSb晶片的横向光学(Transverse Optical, TO)声子散射峰分别位于179.3 cm^-1和178.5 cm^-1;纵向光学(Longitudinal Optical, LO)声子散射峰分别位于188.8 cm^-1和188.7 cm^-1;特征峰的半峰宽分别为5.8 cm^-1和5.0 cm^-1。X射线双晶衍射曲线半峰宽值分别为12.10～20.04 arcsec和7.61～7.74 arcsec。用经热处理后的晶片制得的器件在80℃烘烤20天后,盲元增加量较小,整体数量较少。这表明热处理释放了晶片的残余应力,对后期抑制器件新增盲元存在有利影响,为新一代超高性能、超大面阵红外探测器的制备奠定了材料基础。     

不同抛光方式下InSb晶片表面质量的对比研究

本文分别以加双氧水的化学机械抛光和未加双氧水的纯机械抛光方式对InSb晶片进行表面处理,通过分析氧化膜的生成,以及对InSb晶片的表面划痕、表面粗糙度和表面损伤的表征,开展了两种不同抛光方式下InSb晶片的表面质量对比研究.结果表明,在化学机械抛光过程中,InSb晶片表面有氧化层生成,该氧化层能保护材料表面免受损伤;并...     

InSb晶片化学抛光研究

机械抛光会给InSb晶片表面造成一定程度的机械损伤,增加表面的粗糙度,从而影响器件的性能.化学抛光可以有效地去除表面划痕,改善晶片的表面形貌,降低粗糙度.用低浓度的澳一甲醇溶液对机械抛光后的InSb晶片进行了化学抛光,并对化学抛光前后的InSb晶片进行了表面形貌、总厚度偏差(TTV),粗糙度、表面组分和杂质对比分析.实验结果表明,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,腐蚀速率平稳且容易控制,能有效去除表面划痕,从而得到光滑、平坦的表面.晶片表面的粗糙度为6.443nm,TTV为3.4μm,In/Sb原子比接近1.与传统的腐蚀液CP4-A,CP4-B相比,用低浓度的溴-甲醇溶液对InSb晶片进行化学抛光,可以获得更低的表面粗糙度和TTV,且In/Sb的原子比更接近于1.     

线切割InSb晶片表面损伤研究

利用扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM)、台阶仪和X射线衍射仪 (X-ray Diffraction, XRD) 研究了线切割InSb晶片和内圆切割晶片的表面损伤程度,定量分析了损伤层的厚度,并探讨了影响InSb切割晶片表面损伤的因素。结果表明,线切割InSb晶片的表面较平整,粗糙度小,表面损伤小,损伤层的厚度约为14 μm,小于常规内圆切割晶片。研究结果对大尺寸、大批量InSb晶片的生产及后续加工具有一定的参考价值。     

GE公司生产先进的红外列阵

美国通用电气(GE)公司利用它的新外延技术制成了高质量的InSb晶片之后,进而研制出了性能大为提高的InSb线性红外列阵。测试表明,由外延InSb晶片制成的这种探测器可以在110K工作,而其探测率仍然相当于由块晶片制成的探测器在80K时的探测率。GE公司认为,这一新工艺将对那些由于致冷要求十分严格,以致不适宜使用InSb探测器的空间应用发生巨大的影响。要将在块InSb晶片上制成的列阵冷却到80K,就需要使用固态低温蒸发致冷器(这种致冷器的工作寿命短得不可接受),或闭合循环致冷装置(这种装置能耗高,而     

InSb晶片材料性能表征与机理分析

对2 in InSb(111)晶片材料位错密度、X光形貌、X射线双晶衍射半峰宽和电学参数进行了整片均匀性测试表征.结果表明材料整体性能极佳,并结合InSb晶体生长原理对晶片材料位错密度、掺杂浓度区域性分布进行了深层机理分析.     

InSb晶片的表面状态参数研究

随着InSb红外探测器的不断发展,像元数不断增加,线宽不断减小;在 采用外延工艺生长衬底时,人们对InSb晶片表面状态的要求也越来越高。主要讨论了 InSb晶片的表面状态参数及其相关的测试方法,列举了一些相关标准以及国内外厂家和研究机构对 表面状态参数的关注点,并找到了下一步的研发方向。该研究为生产更大规格的焦平面 探测器、提高探测器性能的稳定性以及给外延生长提供优质衬底打好了基础。     

阳极氧化法显示InSb P-N结的结剖面

利用InSb晶片阳极氧化时的氧化速率依赖于晶片的载流子浓度这一特性,成功地显示出InSb扩散结剖面及其形貌,并由此测出了在不同条件下Zn,Cd在InSb中扩散的P-N结深度。     

4 in InSb晶片加工技术研究

在红外探测领域,InSb材料已经大规模地被用于制造3～5 μm波长范围的焦平面阵列探测器。对更大规模、更高性能探测器的需求日益增长,而该类探测器需要在更大尺寸、更高质量的晶片上制备。所以,对4 in InSb晶片加工技术进行了研究。通过优化研磨、抛光工艺参数,最终获得总厚度偏差小于等于10 μm、翘曲度小于等于20 μm、表面粗糙度小于1 nm、表面质量优的4 in InSb晶片,提高了加工效率,能够满足大规模高质量红外焦平面探测器的使用需求。     

4英寸高质量InSb晶体生长研究

InSb晶体是制备中波红外探测器的重要材料。为了满足新一代超大规模阵列红外焦平面探测器的发展需求,开展了大尺寸InSb晶体的生长研究,解决了晶体生长的诸多关键技术,成功地生长出了直径为4 in的高质量InSb单晶,并加工出了高质量的4 in InSb抛光晶片。测试表明,直径大于120 mm的晶体长度超过100 mm,晶体位错密度小于100 cm^-2,其电学参数均匀,载流子浓度、载流子迁移率均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求。这为新一代超大规模阵列红外焦平面探测器的发展奠定了良好的材料基础。     

高质量5 in InSb单晶生长

锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础,InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计,采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明,5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm^-2,双晶衍射峰的半峰宽为8.32 arcsec,晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数,晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面,表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。     

100 mm直径低位错密度InSb单晶生长研究

InSb是一种重要的中波红外探测器材料。为了满足更大规模、更高质量红外焦平面探测器的发展要求,对100 mm直径低位错密度InSb单晶的生长进行了研究。通过改良生长方法、优化籽晶、改进缩颈工艺、优化热场,最终获得位错密度小于等于100 cm-2、直径大于等于100 mm的大尺寸低位错密度InSb晶体。晶体沿晶棒从头到尾部的位错密度分布均匀,可用率高,能够满足大规模高质量红外焦平面探测器的使用需求。     

锑化铟红外焦平面探测器发展现状

近年来,红外探测器技术发展迅速,在国防、气象、红外遥感和航空航天等众多领域应用广泛。作为中波红外波段最重要的探测器之一,锑化铟(InSb)红外焦平面探测器具有量子效率极高、暗电流小、器件响应线性度高、稳定性好、灵敏度极高等特点,因此备受人们的关注和重视。InSb焦平面探测器性价比高,优势十分突出,其快速发展在很大程度上提高了红外整机性能,同时还覆盖了导弹精确制导、卫星预警探测、机载搜索侦察、红外成像及消防、医疗、电力检测、工业测温等军民两用领域。梳理了国外发达国家在InSb红外焦平面探测器方面的研究情况,分析了其发展方向并对发展前景及趋势进行了展望。     

高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真

为了研究激光辐照焦平面探测器的温度效应,采用ANSYS有限元软件建立高斯脉冲激光辐照锑化铟红外焦平面探测器的3维结构分析模型,并对该探测器3维温度场效应进行了研究。结果表明,激光辐照下,探测器最大温度出现在最上层的锑化铟芯片上,探测器最大温度达到锑化铟芯片熔点温度798K时,将会引起探测器的热熔融损伤,且熔融损伤阈值受到脉宽、光斑半径等激光参量的影响;高斯脉冲激光辐照下,探测器中各层材料的温度场分布呈现出非连续的高温极值区域,其主要原因是位于锑化铟红外焦平面探测器中间层相间分布的铟柱和底充胶具有迥异的热学性质,并且造成探测器温度场云图中锑化铟芯片、底充胶与硅读出电路高温极值区域形成类似于互补的高温分布。这为进一步研究温升效应引起的应力场分布、提高探测器激光防护性能提供了重要的理论分析依据。     

锑化铟晶片的电学均匀性研究

锑化铟焦平面探测器是红外成像系统的重要组成部分,对红外成像的成本和性能都有重要影响。锑化铟晶片的质量及均匀性决定了探测器的性能。通过霍尔效应测试、低温探针法以及微波光电导衰退法研究了锑化铟晶片的电学性能均匀性。结果表明,所制备的锑化铟晶片的载流子浓度和电子迁移率的面分布较均匀,但低温电阻率以及少子寿命的分布呈现较小的非均匀性变化,这主要与锑化铟生长过程中的杂质分凝有关。     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

CdZnTe substrate producibility and its impact on IRFPA yield

The need for cost effective production of HgCdTe infrared detectors and focal plane assemblies has led to increased attention to the availability of high quality large-area CdZnTe substrates. Reasonable yield of large-area substrates (≥4 cm×6 cm format) is necessary for fabrication of focal plane assemblies (FPAs) now in production, and for future infrared (IR) detectors which are growing in size and complexity. Raytheon’s infrared materials producibility (IRMP) program has addressed this issue, after identifying critical drivers of FPA yield coming from substrates, and targeted certain improvements in substrate process steps for highest impact on large-area substrate yield. Three specific areas of improvements in the substrate process were addressed: (1) compounding of a large 6 kg charge of CdTe; (2) vertical Bridgman growth of 92 mm diameter CdZnTe boules in both quartz and pyrolytic boron nitride (PBN) crucibles; and (3) optimized Cd overpressure control during growth and cool-down of the boule. It was shown that the Cd overpressure and the cooling schedule had the strongest effects on defect populations. The resulting improvements include a 33% increase in wafer yield per unit starting weight, an estimated 50% reduction in substrate cost per cm², better morphology of epitaxial HgCdTe layers, and improved yield of satisfactory IR detectors. The criteria for selecting substrates have also improved as a result of this work. In addition, photovoltaic detectors were fabricated on wafers from a variety of sources, and tested. Results compare favorably with those on baseline (earlier process) substrates.     

分子束外延InSb薄膜缺陷分析

实现高温工作已经成为了第三代红外探测器的重要发展方向。为了达到这个目标,首先要降低探测器材料的各种缺陷。本文主要研究了不同生长条件对InSb分子束外延薄膜的晶体质量的影响,并采用金相显微镜、X射线双晶衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能谱仪等检测手段对外延膜缺陷进行了研究,综合分析了各缺陷的特征、起因、消除方法等。通过优化外延条件,外延膜宏观生长缺陷最低值达到483 cm-2。     

InSb红外焦平面探测器十字盲元问题的研究

InSb红外焦平面探测器在中波红外波段占据重要地位,但十字盲元问题严重降低了探测器的性能.通过聚焦离子束定位剥离手段,发现了十字盲元区域的铟凸点失效.进一步检测发现,铟凸点制备参数欠佳.通过改进铟凸点形状和增加高度,加强了焊接面的牢固度.此后发现极少InSb器件存在十字盲元问题.在80℃下对铟凸点改进后的InSb红外器...