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。     

RHEED优化MBE生长中波MCT薄膜工艺

在分子束外延(MBE)中波HgCdTe薄膜过程中,利用反射式高能电子衍射(RHEED)对衬底表面脱氧和生长过程中生长参数对材料特性的影响进行研究.通过观察RHEED图样的变化,确定了衬底的脱氧状况,获得了生长中衬底温度等生长参数变化引起材料结晶的变化规律,为MBE生长HgCdTe薄膜实验的可控生长提供有效帮助;生长结束后,通过SEM、Hall等手段对HgCdTe的表面缺陷、电学参数等性能进行了初步研究,证明实验说成长的材料基本满足器件制备的要求.     

Ge(211)衬底上分子束外延CdTe薄膜

采用分子束外延在3英寸Ge(211)衬底上生长了10 μm厚的CdTe(211)B薄膜.CdTe表面镜面光亮,3英寸范围厚度平均值9.72 μm,偏差0.3 μm;薄膜晶体质量通过X射线双晶迴摆曲线进行评价,FWHM平均值80.23 arcsec,偏差3.03 arcsec; EPD平均值为4.5×106cm-2.通过...     

分子束外延生长Hg1-χCdχTe材料原位退火研究

对分子束外延(MBE)生长了Hg1-χCdχTe薄膜材料进行原位退火研究.显微镜观察可知,原位退火可以得到光滑的材料表面,并可以降低材料的腐蚀坑密度(EPD).霍尔测试结果表明,通过调整退火温度和汞束流可以明显地改善Hg1-χCdχTe材料的电学性能.研究表明Hg1-χCdχTe材料的原位退火技术在改善材料的微观结构和电学性能方面有着重要的意义.     

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...     

异质外延碲镉汞薄膜的位错抑制技术

本文简述了MBE异质外延碲镉汞薄膜位错形成机理、位错在外延层中的演化过程以及位错抑制理论,总结了国内外CdTe缓冲层的位错抑制技术、HgCdTe薄膜的位错抑制技术,分析了热循环退火技术各个要素与位错密度变化之间的关系。     

InAs/GaSb II类超晶格材料界面特性的表征分析

本文系统地介绍了国内外研究机构对超晶格界面进行研究时采用的测试分析手段。其中,通过拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、扫描隧道显微镜（STM）、二次离子质谱（SIMS）、X射线光电子能谱（XPS）等测试方法可以对InAs/GaSb II类超晶格材料界面类型、界面粗糙度、陡峭性等特性进行测试分析,从而评估超晶格界面质量。光致发光谱（PL谱）、高分辨率X射线衍射（HRXRD）、霍尔测试、吸收光谱等测试方法则可以研究超晶格界面质量对超晶格材料能带、晶体质量、光学性质的影响。     

分子束外延生长Hg1-xCdxTe材料原位退火研究

对分子束外延（MBE）生长了Hg1-xCdxTe薄膜材料进行原位退火研究。显微镜观察可知,原位退火可以得到光滑的材料表面,并可以降低材料的腐蚀坑密度（EPD）。霍尔测试结果表明,通过调整退火温度和汞束流可以明显地改善Hg1—xCdxTe材料的电学性能。研究表明Hg1-xCdxTe材料的原位退火技术在改善材料的微观结构和电学性能方面有着重要的意义。     

二类超晶格红外焦平面探测器的研究进展

近几年,二类超晶格红外探测器在材料生长、器件结构设计、器件制备上经历了快速的发展,使得二类超晶格成为除碲镉汞外最受关注的红外探测器材料。本文简要介绍了二类超晶格的优势,总结了国际上二类超晶格红外探测器研究进展,回顾了二类超晶格红外探测器的技术发展历程,并分析了国内二类超晶格材料与器件中存在的技术问题。     

双色焦平面红外探测器相对光谱串音研究

提出了一种评价双色探测器的相对光谱串音的模型及测试方法。为验证模型及测试方法的可行性,采用分子束外延锗基叠层异质结构碲镉汞薄膜材料,研制了微台面结构短波/中波双色红外焦平面探测器原理器件,进行了相对光谱串音测试,归纳出3种主要的相对光谱串音模式,并结合材料、器件结构和工艺特点,分析了相对光谱串音的成因。