硅基HgCdTe面阵焦平面器件结构热应力分析

红外焦平面器件是一个多层结构,包含外延衬底、HgCdTe芯片、Si读出电路、互连In柱、粘结胶以及引线基板等,由于各层材料之间的热膨胀系数不同导致焦平面器件在工作中承受很大的热应力,热应力是导致红外焦平面器件失效的重要因素之一。本文运用一维模型以及有限元分析方法对硅基HgCdTe320×240焦平面器件结构进行热应力分析,结果表明,改变Si衬底厚度、粘结胶的杨氏模量以及基板的热膨胀系数,都会不同程度地影响HgCdTe薄膜上的受力,其中基板的热膨胀系数对HgCdTe薄膜所受的应力影响最大。通过选用合适的基板可以有效降低HgCdTe薄膜所受的应力,从而降低器件失效率。     

集成式HgCdTe红外双色探测器列阵

首次报道了集成中波 1/中波 2 (MW1/MW2 )的HgCdTe红外双色探测器的材料生长、器件制备及其性能 .采用分子束外延 (MBE)技术 ,生长了p p P N型Hg1-xCdxTe多层异质结材料 .通过B+ 注入、台面腐蚀、爬坡金属化、台面侧向钝化及互连等工艺 ,得到了 80元的原理型HgCdTe红外双色探测器 .纵向上背靠背的 2个光电二极管分别有电极输出 ,确保了空间上同步和时间上同时的探测 ,并能独立地选择最佳工作偏压 .它适于常规的背照射工作方式 ,且有大的空间填充因子 .在液氮温度下 ,2个波段的光电二极管截止波长λc 分别为 3.0 4 μm和 5 .74 μm ,对应的R0 A值为 3.85× 10 5Ωcm2 和 3.0 2× 10 2 Ωcm2 .测得MW1、MW2的峰值探测率Dλp 分别为 1.5 7× 10 11cmHz1/2 /W和 5 .6 3×10 10 cmHz1/2 /W .得到 2个波段的光谱响应 ,且MW2光电二极管的光谱串音为 0 .4 6 % ,MW1光电二极管的光谱串音为 6 .34% .     

128×128短波/中波双色红外焦平面探测器

首次在国内报道了128×128面阵短波/中波（SW/MW）双色碲镉汞（HgCdTe）红外焦平面探测器（infrared focal plane arrays, IRFPAs）的研究成果.基于由采用分子束外延（MBE）和原位掺杂技术生长的ppPN型碲镉汞（Hg1-xCdxTe）多层异质结材料,通过B+注入、台面腐蚀、台面侧向钝化和爬坡金属化,以及双色探测芯片与读出电路（Readout Integrated Circuit,ROIC）混成互连等工艺,得到了128×128面阵双色焦平面探测器.通过湿化学腐蚀方法的优化,将光敏元尺寸为（50×50）μm2的双色微台面探测器的占空比提高了一倍.该面阵双色红外焦平面探测器具有较好的均匀性和正常的光电特性.在液氮温度下,二个波段的光电二极管截止波长λc分别为2.7μm和4.9μm,对应的峰值探测率D*λp分别为1.42×1011cmHz1/2/W和2.15×1011 cmHz1/2/W.     

硅基HgCdTe光伏器件的暗电流特性分析

对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析。测量温度从30K到240K，得到R0对数与温度的1000／T的实验曲线及拟合结果。同时选取60K、80K及110K下动态阻抗R与电压V的曲线进行拟合分析。研究表明在我们器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是产生复合电流和陷阱辅助隧穿电流。要提高器件的水平，必须降低陷阱辅助隧穿电流和产生复合电流对暗电流的贡献。     

HgCdTe干法刻蚀的掩模技术研究

文章报道了HgCdTe微台面列阵ICP干法刻蚀掩模技术研究的初步结果.首先采用常规光刻胶作为HgCdTe材料的ICP干法刻蚀掩模.扫描电镜结果发现,由于刻蚀的选择比低,所以掩模图形退缩严重,刻蚀端面的平整度差,台面侧壁垂直度低.因此采用磁控溅射生长的SiO2掩模进行了相同的HgCdTe干法刻蚀.结果发现,SiO2掩模具有更高的选择比和更好的刻蚀端面.但是深入的测试表明,介质掩模的生长对HgCdTe表面造成了电学损伤.最后通过优化生长条件,获得了无损伤的磁控溅射生长SiO2掩模技术.     

硅基HgCdTe光伏器件的暗电流特性分析

对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析.测量温度从30K到240K,得到R0对数与温度的1000/T的实验曲线及拟合结果.同时选取60K、80K及110K下动态阻抗R与电压V的曲线进行拟合分析.研究表明在我们器件工作的温度点80K,零偏压附近主要的电流机制是产生复合电流和陷阱辅助隧穿电流.要提高器件的水平,必须降低陷阱辅助隧穿电流和产生复合电流对暗电流的贡献.     

钝化界面植氢优化的碲镉汞中波红外探测芯片

报道了在钝化界面进行低能等离子体植氢优化的n+-on-p碲镉汞(HgCdTe)中波(MW,mid-wavelength)光伏红外探测芯片的研究成果.基于由采用分子束外延技术生长的HgCdTe薄膜材料,通过注入阻挡层的生长、注入窗口的光刻、形成光电二极管的B+注入、钝化介质膜的生长、优化钝化界面的等离子体植氢、金属化和铟...     

HgCdTe焦平面探测阵列干法技术的刻蚀速率研究

首次报道了HgCdTe焦平面探测器微台面列阵成形工艺的干法技术有关刻蚀速率的一些研究结果。从HgCdTe外延材料的特点出发,详细分析了其干法刻蚀适用的R IE(Reactive Ion Etching)设备、刻蚀原理以及刻蚀速率的影响因素。采用ICP ( Inductively Coup led Plasma)增强型R IE技术,研究了一种标准刻蚀条件的微负载效应( etch lag)对刻蚀速率的影响,以及刻蚀非线性问题,并获得刻蚀速率随时间的关系。     

ICP刻蚀HgCdTe表面的微区XPS分析

文章将ICP刻蚀技术应用于刻蚀HgCdTe,使用微区X射线光电子光谱学(XPS) 、扫描电子显微镜( SEM)等表面分析技术研究了ICP各工艺参数,包括ICP功率、气体成分与配比、腔体压力等对刻蚀表面形貌、刻蚀后表面成分、聚合物形成的影响。XPS分析结果发现,使用光刻胶作掩模时,刻蚀气体CH4 会与光刻胶发生反应,生成物可能为C6H5 (CH3 ) 。如果腔体压力较高,生成物不能及时被带走,就会附着在样品表面上,使样品表面发黑;当腔体压力较低时,生成物被及时带走,则样品表面光亮,无聚合物残留。光刻胶也会与H2 发生反应,生成多种含C有机物。SiO2 作掩模时,在一定的条件下, CH4 会与SiO2 或者真空硅脂发生反应,生成聚脂薄膜。     

回熔过程对HgCdTe长波红外光伏探测器的I-V性能的影响

对三种不同工艺的HgCdTe长波器件(标准工艺、回熔处理、离子注入后退火)的I-V性能分别进行测试,并通过理论计算与实验数据拟合提取上述器件参数,分析暗电流机制及导致暗电流变化的原因。文章中使用的暗电流机制的模型由扩散电流、产生-复合电流、缺陷辅助隧道电流和直接隧道电流组成。从拟合得到的器件参数中可以发现回熔过程中产生了大量的缺陷,导致缺陷辅助隧道电流、产生复合电流显著增加,器件反偏电阻减小,I-V性能变差。与离子注入后退火器件的性能变化相比,推测导致器件回熔后性能下降的原因是ZnS钝化层受热不稳定。