碲镉汞线性雪崩焦平面器件评价及其应用(特邀)

碲镉汞线性雪崩焦平面探测器具有高增益、高带宽及低过剩噪声等特点,在航空航天、天文观测、军事装备及地质勘探等领域展现了巨大的应用潜力。目前,国内已经开展了碲镉汞线性雪崩焦平面器件的研制工作,但缺乏评价其性能的方法及标准,同时对其的应用仍然处于探索阶段。首先分析了表征线性雪崩焦平面器件性能的关键参数,同时基于碲镉汞线性雪崩焦平面器件的特点,探讨了雪崩焦平面器件在主/被动红外成像、快速红外成像等领域的应用,最后对碲镉汞雪崩焦平面器件的未来发展进行了展望。     

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。     

非晶碲镉汞薄膜的暗电导与光电导

This paper reports the dark conductivity and photoconductivity of amorphous Hg_(0.78)Cd_(0.22)Te thin films deposited on an Al_2O_3 substrate by RF magnetron sputtering.It is determined that dark conduction activation energy is 0.417 eV for the as-grown sample.Thermal quenching is absent for the as-grown sample during the testing temperature zone,but the reverse is true for the polycrystalline sample.Photosensitivity shows the maximum at 240 K for amorphous thin films,while it is higher for the as-grown ...     

长波碲镉汞变面积二极管器件

采用不同钝化工艺制备了一系列具有不同P/A比的变面积光电二极管器件.在77~147 K温度范围对器件R_0A和1 000/T关系进行了分析,结果表明在该温度区间器件暗电流主要以扩散电流占主导.对器件的R_0A分布进行了研究,77 K下HgCdTe薄膜内的体缺陷及非均匀性对器件性能产生了重要的影响;127 K下由于体扩散电流增加,缺陷对器件的作用显著弱化.77 K和127 K下器件R_0A随P/A比增大而减小,表明表面效应对器件具有重要的影响.基于Vishnu Gopal模型对器件1/R_0A值和P/A关系进行了拟合分析,证实了器件存在较大的表面漏电现象,且通过表面钝化工艺的改进,有效减小了表面效应对器件性能的影响.     

溅射气压对非晶Hg1-xCdx Te薄膜微观结构和化学组分的影响（英文）

采用射频磁控溅射制备了非晶态结构的Hg1-xCdxTe薄膜,并利用台阶仪、XRD、原子力显微镜、EDS等分析手段对薄膜生长速率、物相、表面形貌、组分比例进行了研究。实验结果表明,溅射气压对薄膜生长速率、微观结构、表面形貌和化学组分有直接影响。随着溅射气压增大,其生长速率逐渐降低。当溅射气压高于1.1 Pa时,薄膜XRD图谱上没有出现任何特征衍射峰,只是在2θ=23°附近出现衍射波包,具有明显的非晶态特征;当溅射气压小于1.1 Pa时,XRD谱表现为多晶结构。另外,随着溅射气压的增加,薄膜表面粗糙度逐渐减小,而且溅射气压对薄膜组成的化学计量比有明显影响,当溅射气压为1.1 Pa时,薄膜中Hg的组分比最低,而Cd组分比最高。     

Hg1-xCdxTe外延薄膜表面对红外透射光谱的影响

利用傅里叶红外光谱仪测量液相外延生长的Hg1-xCdxTe薄膜,发现未经腐蚀的原生薄膜材料红外透射光谱经本征吸收后有吸收边倾斜并伴有透射比值偏低的现象.对红外透射光谱的影响因素进行了分析,用扫描电子显微镜、电子探针及轮廓仪对样品表面腐蚀前后进行测试,结果表明腐蚀前后Hg1-xCdxTe薄膜表面(深度约1μm)汞含量和表面平整度的差别是导致这一现象的主要原因.运用带-带尾态之间的跃迁理论及表面散射对这一现象进行了解释.     

MBE生长InAs/GaSbⅡ类超晶格材料的界面控制方法分析

本文系统地介绍了MBE外延生长InAs/GaSbⅡ类超晶格材料的界面控制方法,主要包括生长中断法、表面迁移增强法、V族元素浸润法和体材料生长法.短波(中波)InAs/GaSb超晶格材料界面采用混合(mixed-like)界面,控制方法以生长中断法为主;长波(甚长波)超晶格材料界面采用InSb-like界面,控制方法采用...     

Cd饱和气氛退火对碲锌镉晶体导电类型转变界面的影响

在富Te生长条件下,通过垂直布里奇曼法制备的部分碲锌镉晶体内存在导电类型转变界面.采用富Te液相外延技术在含有导电类型转变界面的碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜,制成的红外焦平面探测器响应图上存在明显的响应不均匀分界面.碲锌镉晶体的导电类型转变由缺陷类型的不同引起,为消除碲锌镉衬底的导电类型转变界面,提升碲镉汞红外焦平面的成...     

原位退火对碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的影响

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体,在配料过程中添加适当过量的Cd,并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺,晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制.根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理,结合热扩散理论和碲锌镉晶体的P-T相图,研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度(尺寸)的影响,获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂...     

InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格能带结构研究

本文通过k?p方法研究了传统InAs/GaSb超晶格和M结构超晶格的能带结构.首先,计算了不同周期厚度的InAs/GaSb超晶格的能带结构,得到用于长波超晶格探测器吸收层的周期结构.然后,计算了用于超晶格长波探测器结构的M结构超晶格的能带结构,并给出长波InAs/GaSb超晶格与M结构超晶格之间的带阶.最后,基于能带结...