用分子束外延法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe制作的红外光电二极管

用分子束外延(MBE)方法在Cd Te(111)B衬底上生长了0～20μm厚.具有器件品质的Hg_(1-x)Cd_xTe(0.26相似文献   

半导体装置

本专利介绍面阵红外探测器件。其结构如图所示。外延层(11)是Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te晶体层,电荷积累区域(7)设在Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te晶体内,而且,外延层的探测二极管区域(8)是通过选择地生长Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te晶体而形成的。Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te晶体的带宽是250～300meV,这与10μm晶体的带宽相比大得多且反向偏压特性比用Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te制作的探测二极管要好。这样在8～14μm面阵红外探测器件中,用Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te晶体部分吸收红外辐射,用Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te晶体部分探测信号。由此,探测二极管具有3～5μm的响应特性,而且探测特性很好。     

高质量n-Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te外延膜的制备及其在红外探测器(λ=8～14μm)中的应用

在过Hg压下对外延膜退火,然后给退火层扩散铟,可在CdTe衬底上制得高迁移率的n-型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te液相外延膜,其重复性好。在77K时,载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.5～2.0×10~(15)cm_(-3)和1.0～1.5×10~5cm~2/V·s。使用这些外延膜之一制作的光导红外探测器的D_μ~*>2×l0~(10)cm·Hz~(1/2)/W(8～14μm),峰值D_(λp)~*3×10~(10)cm·Hz~(1/2)/W(13μm)。     

用分子束外延法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe制备的长波和中波红外光电二极管(上)

用分子束外延(MBE)生长的Hg_(1-x)Cd_xTe(0.20相似文献   

制作红外探测器阵列的一种新方法——在蓝宝石衬底上外延HgCdTe

利用体晶 CdTe 衬底外延 HgCdTe 有某些局限性,例如晶片大小、易碎性及均匀性,都对外延生长 HgCdTe 有影响,因此研制出一种 CdTe 的代用衬底。本文就介绍这种 CdTe/蓝宝石混合衬底的合成方法及其某些特性,并介绍在这种衬底上液相外延(LPE)生长 HgCdTe 薄膜和器件的特性。与用 CdTe 衬底生长 HgCd-Te 制作的器件相比,在 CdTe/蓝宝石上 LPE 生长的 HgCdTe 薄膜制作的器件,在低温中波红外(MWIR)焦平面上有极好的电学和光学性质,而且二极管间的 D也极为一致。二极管的电阻与面积乘积的典型值,在195K(截止波长λ_c=4.2μm)时为≥10Ωcm~2;在120K(λ_c=4.45μm)时为≥3×10~4Ωcm~2,在77K(λ_c=4.6μ-m)时为≥1×10~6Ωcm~2。不加增透膜其典型量子效率为60—80%。对1024元 MW-IR 混合焦平面阵列的探测度进行分析表明:即使在小量到中等光子背景(高的光子背景是10~(12)光子 cm~(-2)s~(-1)条件下,不合格元件的数量不到5%。     

用激光诱发淀积的Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te外延生长

在130℃用激光诱发淀积法(LAD)在(111)A面CdTe衬底上生长了n型Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te。在77K,其电子迁移率为4000～7000cm~2/V·s,载流子浓度为(0.7～3)×10~(16)cm~(-3)。外延薄膜经过410℃退火后可以转变成p型。已用离子注入制成了n~+/p光电二极管。     

高性能背面光照Hg_(0.78)Cd_(0.22)Te/CdTe(λ_(截止)=10微米)平面型二极管

在Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.22)外延层上制备了平面型红外光电二极管。Hg_(1-x)Cd_xTe外延层是用液相外延技术在CdTe衬底上生长。用离子注入法形成n~ -p结区。测得二极管的R_0A乘积在40K时为～10~5欧厘米~2,在20K时为～10~7欧厘米~2。据认为,这些R_0A值是所报导的具有相近截止波长约HgCdTe光电二极管的最高值。发现,在77～40K之间二极管的R_0A受产生-复合电流的限制。还分析了电场板极偏压对二极管性能的影响。     

液相外延生长Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体

由于冶金学性质的限制和高的Hg蒸汽压,要制备均匀的接近完整的Hg_(1-x)Cd_xTe块状晶体非常困难。然而,采用改进的开管水平滑移接触型液相外延(LPE)系统,能成功地控制生长系统中的Hg压和溶液的组分,在CdTe衬底上生长出Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体。用金相观察、X光衍射、扫描电镜分析、电学测量等方法,证明了Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体具有高质量。样品组分一般为x(?)0.2～0.4。薄膜层的厚度均匀,层厚在10～40μm之间。层的结构受CdTe衬底限制。低温纯化处理后,外延层为n型。x=0.27的外延层77K时的电学性质为n≤3×10~(15)/cm~8,霍尔迁移率μH为10~3～4×10~4cm~2/V·s。在国内首先做出了可以出售的光导探测器,此探测器在77K时,D_(λp)~*(500,1000,1)=2.8×10~9～1.8×10~(10)cm·Hz~(1/2)·W~(-1),可与块状晶体的相比较。     

激光蒸发淀积的Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te外延生长

用激光蒸发淀积在130℃于(111)A CdTe衬底上生长了n型Hg_0.7Cd_0.3Te外延层。在77K温度下迁移率和载流子浓度分别为4000～7OOOcm~2/Vs和0.7～3×10~16cm~-3。在410℃退火后薄膜可转为P型。已试制注入n~ /P光电二极管。     

碲镉汞离子注入结的性能

用离子注入Hg_(0.71)Cd_(0.29)Te形成的n—p结,其结构存在有离子注入损伤。在受主浓度为4×10~(16)cm~(-3)的p型衬底上,用Ar、B、Al和P离子注入,已制备出n—p结光电二极管。当注入剂量在10~(13)—5×10~(14)cm~(-2)范围内时,注入n型层的特点是薄层电子浓度为10~(14)—10~(15)cm~(-2),电子迁移率高于10~3cm~2V~(-1)s~(-1)。光电二极管截止波长为5.2μm,量子效率高于80%。77K时,动态电阻与表面积的乘积大于2000 Ω·cm~2。详细地研究了动态电阻对温度的依赖关系,结电容与反向电压的关系符合线性缓变结模型。用栅—控二极管对77K时的反向电流特性进行了研究。结果表明,对于表面电位的两极来说,反向击穿是由表面处场—感应结内的带问隧道决定的。     

开管汽相和液相外延结合生长Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜

本文阐述了开管汽相外延(VPE)和液相外延(LPE)相结合生长 Hg_(1-x)Cd_xTe 外延膜的一种新方法。用该方法获得的优质外延膜,提高了晶貌质量,减少了失配位错,在衬底界面处得到一个具有很低表面复合速率的反射边界。用这种材料分别制得了工作在77K 及193K 下,截止波长为6.2μm 和5.3μm 的高性能光电二极管。用 VPE 和 LPE 的联合生长法在 CdTe 晶体获得的外延膜,在某些方面优于 LPE方法在 CdZnTe 替换衬底上生长的外延膜。     

双层液相外延碲镉汞光电二极管

采用液相外延技术,在CdTe衬底上连续生长P-和n-型外延层,制成了高性能的HgCdTe光电二极管。对Hg_(0.68)Cd_(0.32)Te(λ_(co)=4.0微米,200K)而言,这种二极管在高温下具有高的电阻面积(R_0A)乘积,已知道在283和200K时,R_0A乘积分别为1和30欧姆厘米~2,所生长的结型二极管的饱和电流密度达0.12安/厘米~2。     

液相外延生长的PbTe/Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te制备双色探测器阵列

己采用了液相外延(LPE)生长的p-型Pb_(0.8)/p-型Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te(PbTe在Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te上面)作为双色(3～5和8～14微米)探测器的衬底。用平面扩散技术在液相外延生长衬底上形成二极管。文中并描述了在80K下工作的12元阵列在标称300K、2π视场背景时所表现的特性。六个Pb_(0.8)Sn_(0.2)Te二极管和六个PbTe二极管的平均探测度分别为2.2×10~(10)和1.0×10~(11)厘米·赫~(1╱2)/瓦。     

光吸收测定Hg_0.8Cd_0.2Te材料的空穴浓度

采用离子注入法做光伏器件,需要空穴浓度在2～6×10~(16)cm~(-3)甚至更低的P型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te材料,所以要求准确测定弱P型材料的空穴浓度。由于Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te中电子的迁移率比空穴的迁移率高得多,对空穴浓度低于4×10_(16)cm~(-3)的样品,温度接近77K时出现明显的混合导电,给空穴浓度的确定带来了困难。近年来对Hg_(0.8)Cd_(0.2)Tb吸收边以下的     

HgCdTe外延层注硼后的热脉冲退火

在液氮温度下对Hg_(0.64)Cd_(.36)Te外延层注~(11)B时(剂量为10~(15)cm~(-2),能量为250keV)所造成的晶体损伤成功地进行了退火。并用兆电子伏级的氦离子沟道和卢瑟福背散射(Rutherford backscattering)作了观察。退火是将样片用硅板盖上,在空气中用热脉冲方式来进行的(温度为260℃,时间是8秒)。二次离子质谱分析(SIMS)数据表明在退火时硼不会扩散,由电子束感应电流(EBIC)测出p—n结的结深为5.5μm,在这个外延层上制备的二极管的I—V曲线十分陡直,其反向击穿电压是12V,而在77K时的R_oA乘积≥10~7Ω·cm~2。     

用溅射淀积法外延生长优质Cd_xHg_(1-x)Te薄膜

采用汞蒸汽等离子体阴极溅射技术,已同时在几种CdTe衬底上(总面积为20cm~2)外延生长了Cd_xHg_(1-x)Te薄膜。薄膜在加热到310℃的衬底上生成,其淀积速率为0.6μm.h(总厚度≤30μm)。采用不同的实验方法对薄膜的结晶学特性进行了分析,这些方法包括:反射X-射线形貌、衍射分布图的半值宽度(FWHM)测量、透射电子显微镜分析(TEM)和卢瑟福反向散射分析(RBS)。TEM法,摆动曲线和RBS的结果揭示出薄膜具有很高的结晶学质量(外延层内的位错密度接近10~4cm~(-2))。在4K和300K之间测量了Cd_xHg_(1-x)Te外延层的霍耳系数。衬底温度为285℃时淀积的外延层(镉的组分为0.23,厚度16μm),在77K测量的结果是:载流子浓度n大约为2.7×10.(16)cm~(-3);霍耳迁移率为64000cm~2·V~(-1·S~(-1)。当镉的组分为0,31时(外延层厚度为18μm),则得到n=1.6×10~(16)cm~(-3);霍耳迁移率为16000cm~2·V~(-1)·S~(-1)。淀积出来的外延膜在双温区炉子内的汞气氛中退火后,其电学性质得到改善。n型外延膜的电子迁移率提高到接近用非最佳退火参量得到的体材料的水平。     

在CdTe上开管等温汽相外延Hg_(1-x)Cd_xTe

在CdTe衬底上,应用开管等温汽相外延(ISOVPE)已经生长出能达到制作器件的Hg_(1-x)Cd_xTe(0.2≤x≤0.35)外延层。层的表面形貌似镜,且霍耳数据能与液相外延(LPE)生长的HgCdTe相比较。在等温汽相外延HgCdTe的层上制出了截止波长为4.1μm(77K)的光伏器件。它的性能可与我们用液相外延获得的HgCdTe层所制作的光伏器件的性能相比较。     

CdTe、HgTe和Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te表面的溅射清洗和干式氧化

一、引言n型Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te是8～14微米谱区红外传感器的常用材料。已知Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te上原身氧化物形成的积累型界面层可大大减少不同情况下普遍存在的表面复合,从而稳定了n型材料表面的电性能。因此,用原身氧化物作Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te的钝化与隔离膜或作传感器材料和增透膜等之间的中间层,是很理想的。尽管工艺意义如此重要,但对于所用原身氧化物的最佳生长条件和成分仍缺乏了解。     

一种汽相外延Ga_xIn_(1-x)As的技术

本文描述了一种汽相外延Ga_xIn_(1-x)As的技术:在AsCl_3/Ga/In/H_2体系中,采用Ga/In合金源汽相生长Ga_xIn_1As。该方法具有外延层组分重复可控、均匀性好的特点;且易于获得高纯外延Ga_xIn_(1-xAs层。外延Ga_(0.47)In_(0.53)As电学参数最佳值已达:n300K=1.2×10~(15)cm~(-3),μ300K=9580cm~2/V·s;n77K=1.1×10~(15)cm~(-3),μ77K=3.82×10~4cm~2/V·s。     

近红外混合式焦平面阵列

采用CdTe透明衬底上液相外延的Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.446)制成了λ_0=2.5μm的32×32元HgCdTe焦平面阵列,以装备地球资源勘测用的机载成像分光仪。在外延片的一角取很小的面积来制作二极管,凡二极管具有良好光电性能的外延片便可用来制作阵列。光伏探测器阵列采用平面工艺制造,其n_-~+p结通过硼离子注入法形成,并采用了ZnS钝化层。各阵列元上生长了供混合集成用的铟柱。阵列规模为32×32元,阵列元尺寸68μm。