昆明物理研究所分子束外延碲镉汞薄膜技术进展

碲镉汞(MCT)自从问世以来一直是高端红外(IR)探测器领域的首选材料,分子束外延碲镉汞技术具有低成本异质外延、材料能带精准调控、原位成结等优势,是第三代红外焦平面陈列(FPA)器件研制的重要手段。本文报道了昆明物理研究所分子束外延(MBE)MCT薄膜技术进展,包括材料结构、晶体质量、表面缺陷、材料均匀性、掺杂浓度等参数优化控制的研究结果。异质衬底、碲锌镉衬底上MCT薄膜尺寸分别为4英寸(10.16 cm)及2.5 cm×2.5 cm,材料EPD值分别在1×10⁶ cm^-2附近及(3~30)×10⁴ cm^-2范围,表面宏观缺陷密度分别在30 cm^-2附近及100~300 cm^-2范围,薄膜质量与国内外先进水平相当。采用分子束外延MCT薄膜实现了2 048×2 048中波红外(MWIR)、2 048×2 048短波甚高分辨率红外(SWIR)焦平面、640×512中短双色红外(S-MWIR)、320×256中中双色红外(M-MWIR)FPA探测器的研制和验证。     

不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响

在科宁7059玻璃, FTO, ITO, AZO四种衬底上磁控溅射CdS薄膜, 并在CdCl₂+干燥空气380 ℃退火, 分别研究了不同衬底和退火工艺对CdS薄膜形貌、结构和光学性能的影响. 扫描电子显微镜形貌表明: 不同衬底原位溅射CdS薄膜的形貌不同, 退火后相应CdS薄膜的晶粒度和表面粗糙度明显增大. XRD衍射图谱表明: 不同衬底原位溅射和退火CdS薄膜均为六角相和立方相的混相结构, 退火前后科宁7059玻璃, FTO, AZO衬底上CdS薄膜有 H(002)/C(111) 最强衍射峰, ITO衬底原位溅射CdS薄膜没有明显的最强衍射峰, 退火后出现 H(002)/(111) 最强衍射峰. 紫外-可见分光光度计分析表明: AZO, FTO, ITO, 科宁7059玻璃衬底CdS薄膜的可见光平均透过率依次减小, 退火后相应衬底CdS薄膜的可见光平均透过率增大, 光学吸收系数降低; 退火显著增大了不同衬底CdS薄膜的光学带隙. 分析得出: 上述结果是由于不同衬底类型和退火工艺对CdS多晶薄膜的形貌、结构和带尾态掺杂浓度改变的结果. 关键词： CdS薄膜 磁控溅射 退火再结晶 带尾态     

p-Hg1-xCdxTe材料中轻空穴的性质研究

通过变磁场霍尔测量方法,采用由迁移率谱和多载流子拟合过程相结合的混合电导法,在1.2-300K范围内,获得了两块分子束外延(MBE)生长的p-Hg1-xCdxTe(x=0.224)样品中的轻、重空穴以及体电子、表面电子的浓度和迁移率.此外,在实验中,还直接观察到了轻空穴对电导张量分量的贡献.实验值不仅具有明确的物理意义,而且有助于红外探测器模型的建立.     

分子束外延HgCdTe材料的光致发光研究

报道了分子束外延生长 Ｈｇ０．６８ Ｃｄ０．３２ Ｔｅ 材料的光致发光测量结果。研究了原生样品和退火处理样品、以及氮离子注入样品的低温光致发光特征。对光致发光的测试结果进行拟合得到的禁带宽度, 与用红外透射谱得到的薄膜禁带宽相近; 其半峰宽和带尾能量较小, 显示了较高的薄膜质量。样品经过退火后带尾能量降低, 双晶衍射的半峰宽也有明显的变窄     

碲化镉薄膜太阳能电池电学特性参数分析

用inline方式全部近空间升华方法制备n-CdS/p-CdTe取得了～11%的转换效率(AM1.5). 把其中n-CdS层采用磁控溅射方法取得了～10%的转换效率(AM1.5). 基于其电流密度-电压(J-V)曲线和外量子效率曲线, 分析了其拟合关键参数对于电池性能的影响程度, 并从理论分析上把目前器件性能参数与当今前沿性能参数以及其理论值进行比较, 指出了如何提高电池转换效率(η)的方法: 提高开路电压(V_oc)、短路电流(J_sc)和填充因子(FF). 关键词： 碲化镉电池 电流密度-电压曲线 外量子效率曲线 电学特性     

肖特基势垒对CdS/CdTe薄膜电池J-V暗性能的影响

采用数学模拟方法分析了不同背接触势垒高度(φ_b) 对于CdS/CdTe薄膜电池的J-V(电流密度-电压)方程的影响, 得出了势垒高度与roll-over的变化对应关系. 采用相应Cu/Mo背电极的CdS/CdTe薄膜电池在220-300 K的变温J-V曲线的数值分析与理论分析相对照, 分析了背势垒对于J-V曲线拟合参数的影响. 修正了φ_b 与反向饱和电流(J_b0)关系式, 理论与实验符合得非常好. 关键词： CdS/CdTe薄膜 伏安特性 肖特基势垒 roll-over     

p-Hg1-xCdxTe材料中轻空穴的性质研究

通过变磁场霍尔测量方法,采用由迁移率谱和多载流子拟合过程相结合的混合电导法,在12-300K范围内,获得了两块分子束外延(MBE)生长的p-Hg_1-xCd_xTe(x=0224)样品中的轻、重空穴以及体电子、表面电子的浓度和迁移率.此外,在实验中,还直接观察到了轻空穴对电导张量分量的贡献.实验值不仅具有明确的物理意义,而且有助于红外探测器模型的建立. 关键词：     

p-H_(1-x)Cd_xTe材料中轻空穴的性质研究

通过变磁场霍尔测量方法 ,采用由迁移率谱和多载流子拟合过程相结合的混合电导法 ,在 1 2 - 30 0K范围内 ,获得了两块分子束外延 (MBE)生长的p Hg1-xCdxTe(x =0 2 2 4)样品中的轻、重空穴以及体电子、表面电子的浓度和迁移率 .此外 ,在实验中 ,还直接观察到了轻空穴对电导张量分量的贡献 .实验值不仅具有明确的物理意义 ,而且有助于红外探测器模型的建立 .     

磁控溅射Cd1-xZnxTe多晶薄膜组分的可控生长

采用双靶位共溅射方法制备出组分可控的Cd1-xZnxTe薄膜样品,组分偏离小于0.13.采用XRD对不同生长温度制备的样品进行了结晶性分析,研究了薄膜结晶与生长温度的关系.采用AFM、SEM对样品进行了表面和界面分析,表明薄膜表面平整,界面清晰.对不同组分的Cd1-xZnxTe样品进行了透射光谱测量,得到了光学性质随组分的变化规律,并拟合得出了这些样品的带隙和组分.