碲镉汞 PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究

本文对中波红外PIN结构的碲镉汞（HgCdTe）雪崩器件关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7 μs,可达到原生材料SRH寿命的相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度8.7×10^-10 A/cm²。     

在Si(211)衬底上分子束外延CdTe的晶格应变

文章利用高分辨率X射线衍射技术对分子束外延CdTe（211）B/Si（211）材料的CdTe外延薄膜进行了倒易点二维扫描,并通过获得的对称衍射面和非对称衍射面的倒易空间图,对CdTe外延层的剪切应变和正应变状况进行了分析.研究发现,对于CdTe/Si结构,随着CdTe厚度的增加,[1-1-1]、[01-1]两个方向的剪切角γ[1-1-1]和λ[01-1]都有变小的趋势,且γ[1-1-1]的大小约为γ[01-1]的两倍;对于CdTe/ZnTe/Si,ZnTe缓冲层的引入可以有效地降低CdTe层的剪切应变.CdTe层的正应变表现为张应变,主要来源于CdTe和Si的热膨胀系数存在差异,而在从生长温度280℃降至室温20℃的过程产生的热应变.     

碲镉汞As掺杂技术研究

对于MBE原位掺杂,HgCdTe的N型掺杂比较容易,而P型掺杂相对来说难度比较大。作为掺杂杂质的As表现出两性掺杂行为,在富Te的条件下生长,As有很大的几率进入到阳离子位置处。而As必须进入Te位才能参与导电,表现为P型。因此,采取了多种方法,现已获得10^16-10^18坤cm^-3掺杂水平的P型材料。在成功实现As的掺杂后,研究人员对激活退火做了一些研究。研究发现,需要在汞压下经过高温退火,As原子才能占据Te位成为受主杂质。对As在碲镉汞中的扩散系数也进行了研究。     

Si基HgCdTe材料的电学特性研究

文章研究了Si基分子束外延HgCdTe原生材料、P型退火材料和N型退火材料的霍耳参数、少子寿命等材料电学特性.研究发现,晶格失配导致Si基HgCdTe材料原生材料和N型退火材料迁移率低;Si基原生HgCdTe材料属于高补偿材料,但高补偿性并非材料的固有特性,通过P型退火可使材料变为低补偿材料,迁移率得到提高.采用分子束外延方法制备的3in Si基HgCdTe材料电学性能与GaAs基HgCdTe材料相比,性能还有待提高.改进分子束外延生长工艺提高HgCdTe质量,从而进一步提高迁移率,是Si基外延研究的关键.     

在Si(211)衬底上分子束外延CdTe的剪切应变

利用高分辨率X射线衍射技术对分子束外延CdTe（211）B/Si（211）材料的CdTe外延薄膜进行了倒易点二维扫描,并通过获得的对称衍射面和非对称衍射面的倒易空间图,对CdTe缓冲层的剪切应变状况进行了分析.研究发现,对于CdTe/Si结构,随着CdTe厚度的增加,[1-1-1]、[01-1]两个方向的剪切角γ[1-1-1]和γ[01-1]都有变小的趋势,且γ[1-1-1]的大小约为γ[01-1]的两倍;对于CdTe/ZnTe/Si结构,ZnTe缓冲层的引入可以有效地降低CdTe层的剪切应变.     

超碱值石油磺酸镁合成工艺研究

以石油磺酸铵为原料，采用红外光谱、冷冻蚀刻电子显微镜观测等方法对所合成超碱值石油磺酸镁产品的组成结构及其性能进行分析，研究了超碱值石油磺酸镁合成过程中水的加入方式对产品碱值及性能的影响，并对水的加入量进行了考察。研究结果表明：在超碱值石油磺酸镁合成过程中，中和时不宜加入水，而在碳酸化时加入水有利于超碱值石油磺酸镁的合成，并可得到性能良好的超碱值石油磺酸镁产品；加入水的当量数应与加入氧化镁的当量数相当，这样可使超碱值石油磺酸镁的合成得以顺利进行。     

碲锌镉晶体第二相夹杂物特性研究

高质量的碲锌镉单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料,然而目前碲锌镉材料中的第二相夹杂物严重制约着晶体的质量.根据红外透射形貌的描述和表征,碲锌镉晶体的常见夹杂物被分成了五类,并在此基础上讨论了各自的形成机制,A、B和C类夹杂物与化学配比及其变化密切相关,而D和E类夹杂物与源材料中或者在生长工艺控制过程中氧含量相关.进一步的研究表明大尺寸、高密度的Te夹杂物将会严重降低红外透过率,同时腐蚀坑密集分布在与Cd夹杂对应的六重对称线上,该结果揭示了第二相夹杂物会产生其他缺陷的增殖,但夹杂物引起的应力影响区域是局限的.     

碲镉汞红外焦平面器件技术进展

近十年碲镉汞第二代红外焦平面探测器应用呈现爆发式增长,也是第三代焦平面技术快速发展的十年。文中对近十年来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了简单的回顾,并结合碲镉汞红外焦平面探测器的应用,对在碲镉汞红外焦平面探测器技术方面的研究工作和工程应用进行了总结,最后,对未来碲镉汞红外焦平面探测器技术的发展进行了展望。     

双色红外焦平面研究进展

介绍了叠层双色红外焦平面的发展背景和适用的材料体系,及其在国际上的发展现状,重点论述了叠层双色探测器结构类型及其探测特点,最后介绍了国内碲镉汞叠层双色焦平面的研究进展。报道了基于n⁺_-p-P-P-N多层异质结Hg_1-xCd_xTe材料的叠层中波/短波（256×1）×2红外双色焦平面器件研制及性能。在77 K液氮温度下,红外焦平面探测器的两个波段的截止波长λ_c分别为2.8 μm和3.9 μm,中波/短波焦平面的平均单色探测率D*_λp分别为1.8×10¹¹ cmHz^1/2/W和9.6×10¹⁰ cmHz^1/2/W。