液氮冲击中锑化铟焦平面探测器形变研究

液氮冲击中锑化铟红外焦平面探测器(InSb IRFPAs)的形变研究对理解探测器结构设计可靠性、预测探测器耐冲击寿命具有重要意义.在系统分析液氮冲击结束时模拟得到的InSb IRFPAs形变分布与方向的基础上,提出了降温过程中累积热应变完全弛豫的设想,升至室温后的模拟结果重现了室温下拍摄的InSb IRFPAs典型形变分布特征.经分析认为室温下拍摄的InSb IRFPAs表面屈曲变形源于底充胶固化中引入的残余应力应变,变形幅度随降温过程逐步减弱,至77 K时完全消失,升温过程则依据弹性变形规律复现典型棋盘格屈曲模式.这为后续InSb IRFPAs结构设计、优化及耐冲击寿命预测提供了理论分析基础.     

锑化铟晶体材料的发展及应用

锑化铟(InSb)晶体材料自发现伊始,基于其独特的物理化学性质和优良的工艺兼容性,成为了半导体材料领域研究的热点。近几十年来,由于其在红外探测领域的应用前景,更是深受国内外研究机构的广泛关注和重视,技术发展迅速。目前,InSb晶体材料作为制备高性能中波红外探测器的首选材料,应用前景和商业需求巨大,基于InSb晶体材料的红外探测器的快速发展更是大大提升了红外系统的性能,促进了红外技术在军民领域的广泛应用。本文主要介绍了InSb晶体材料的性质,梳理了国内外各公司及研究机构关于InSb晶体材料的研究进展,以及其在红外探测领域的应用情况,对其发展前景和趋势进行了展望。     

5英寸锑化铟晶片加工及表征

锑化铟(InSb)材料因其特殊的性质被广泛用于红外光电探测等领域。随着更大面阵中波红外焦平面探测器的发展以及对低成本InSb红外探测器的需求,所需的晶片材料尺寸也日益增加。本文通过采用新结构石墨托以及高精度低损伤单线切割实现了5英寸InSb晶体定向断段;采用低损伤边缘倒角技术同时优化研磨参数改善了5英寸InSb晶片研磨;通过优化贴片工序提高了5英寸InSb晶片抛光后的平整度;通过优化抛光液pH值以及配比提高了5英寸InSb晶片表面质量。同时,使用X射线晶体定向仪、原子力显微镜等测试仪器对5英寸InSb晶片的晶向及偏差、抛光表面宏观质量、几何参数、表面粗糙度、晶格质量进行了测试表征。测试结果表明,采用优化后的加工工艺制备出了高质量的5英寸InSb晶片,能够满足InSb红外探测器制备需求。     

Interfaces in InAs/GaSb Superlattices Grown by Molecular Beam Epitaxy

Short period InAs（4ML）/GaSb（SML） superlattices （SLs） with InSb- and mixed-like （or Ga1-xInxAs1-ySby- like） interfaces （IFs） are grown by molecular-beam epitaxy （MBE） on （001） GaSh substrates at optimized growth temperature. Raman scattering reveals that two kinds of IFs can be formed by controlling shutter sequences. X-ray diffraction （XRD） and atomic force microscopy （AFM） demonstrate that SLs with mixed-like IFs are more sensitive to growth temperature than that with InSb-like IFs. The photoluminescence （PL） spectra of SLs with mixed-like IFs show a stronger intensity and narrower line width than with InSb-like IFs. It is concluded that InAs/GaSb SLs with mixed-like IFs have better crystalline and optical properties.     

128× 128 InSb探测器结构模型研究

热冲击下红外焦平面探测器的高碎裂概率制约着其成品率.为明晰碎裂机理, 基于等效设想, 利用小面阵等效大面阵解决了128×128面阵探测器三维结构建模所需单元数过多的问题, 同时综合考虑材料线膨胀系数的温度依赖性、材料强度的各向异性、表面加工损伤效应, 合理选取InSb材料性能参数, 建立起128×128面阵探测器结构有限元分析模型.模拟结果表明:热冲击下最大Von Mises 应力值出现在N电极区域, 其极值呈非连续分布, 这意味着热冲击下128×128面阵探测器的裂纹起源于N电极区域, 且不止一条.上述结论与碎裂统计分析报告中典型裂纹起源地及裂纹分布这两方面相符合, 这为后续面阵探测器碎裂诱因的研究及结构可靠性设计提供了切实可行的研究思路．     

温控太赫兹调制器多频带调制特性

基于开口谐振环结构设计了多频带太赫兹波调制器,并在谐振环的开口处及两侧均填充温敏介质锑化铟(InSb),研究了锑化铟的电磁性质随温度的变化、等效电感的组数对共振频带数目的影响以及锑化铟不同的填充方式对太赫兹波调制特性随温度的变化规律。研究结果表明,当环境温度从160 K上升到350 K时,锑化铟的载流子浓度和等离子体频率逐渐增大,然而等效介电常数却不断减小;每增加一组等效电感,太赫兹波调制器都会相应的增加一个共振频带;在调制器开口处和两侧均填充锑化铟时,当环境温度在160～350 K变化时,温度对太赫兹波的共振频率和共振幅度的调制效果比仅在开口处或者两侧填充锑化铟时更明显,且随着温度的升高,每个共振频带所对应的共振频率均明显增大。     

基于锑化铟亚波长阵列结构的太赫兹聚焦器件

基于锑化铟材料在太赫兹波段的横向磁光效应,提出了一种金属-空气-锑化铟-金属非对称周期性亚波长线栅阵列结构的表面等离子体器件,研究了外加磁场和温度对不同频率透射波聚焦特性的影响.结果表明,在外加磁场强度B=0.6 T、温度T=172 K时,可实现0.8 THz透射光束的聚焦,焦点处能流密度透过率比没有外加磁场时增强28倍.对于不同频率入射波,通过主动调节磁场强度和温度,能实现从0.4—0.8 THz宽频带的聚焦,而且焦点处的透过率相比于无外加磁场时的普通狭缝聚焦透过率增强20倍以上,该器件是太赫兹波段理想的可调谐、宽频段、高透过率的聚焦器件.     

Temperature-Dependent Galvanomagnetic Measurements on Doped InSb and InAs Grown by Liquid Encapsulated Czochralski

Resistivity, magnetoresistivity and Hall effect measurements in n-type Te-doped InSb and S-doped InAs samples grown by the liquid encapsulated Czochralski technique were carried out as a function of temperature (14-350K) and magnetic field (0-1.35 T). In Te-doped InSb, an impurity level with energy E1 = 3 meV and the activation energy E0 = 0.26 eV, which is the band gap energy, are obtained from the resistivity and Hall carrier concentration analysis. In S-doped InAs, both the linear and power law models are used in explaining the temperature-dependent resistivity. The effects of impurities on the electron and magnetic transportation properties of InAs and InSb have also been discussed.     

InSb(211)A,B表面电子结构特性

采用散射理论的格林函数方法计算了InSb(211)A,B两类表面的电子结构,分别给出了两类表面的表面投影能带结构,分析了各表面态的轨道特性和色散特性;并在此基础上讨论了两类表面的稳定性;计算结果和实验结果定性的相符合. 关键词：