低暗电流锑化物Ⅱ类超晶格红外探测材料的制备及相关基础研究

发布时间：2017-12-14 20:16

  本文关键词：低暗电流锑化物Ⅱ类超晶格红外探测材料的制备及相关基础研究

  更多相关文章： 分子束外延 低温GaSb InAsSb InAs/InAsSb超晶格 红外探测器

【摘要】：本文系统地研究了GaSb(001)衬底上InAs/InAsSb超晶格材料的分子束外延生长,在此之前,首先研究了低温GaSb薄膜缓冲层和InAsSb薄膜的生长。初步探索了InAsSb和InAs/InAsSb超晶格单元红外探测器器件工艺,系统地研究了材料的结构、光学、电学等物理特性,对相关器件物理问题进行了分析,主要内容包括:1、通过优化GaSb衬底上低温生长GaSb薄膜的生长温度、Sb/Ga束流比等参数,解决了低温生长GaSb外延层时表面容易出现“金字塔包”的难题,使低温生长的GaSb外延层质量得到了提高。当Sb2源炉裂解前端温度和基底温度分别为900°C和580°C,生长温度为Tc+60°C,V/III值为7.07时,得到的GaSb外延层的质量最好。2、优化了三种结构的InAsSb红外探测器件(PIN型、NBP型、NBN型)的材料制备工艺,探索了单元器件的器件工艺,并对单元器件的电学和光学性能进行了测试分析。PIN型InAsSb单元探测器的R0A为224Ω·cm2(100K),峰值探测率为3.6×1010 cmHz1/2/W(77K)。NBN型和NBP型InAsSb单元探测器的R0A都达到了105Ω·cm2(100K)的量级,但NBN型的R0A值比NBP型更大一些,暗电流密度相对低,温度为77K时峰值探测率分别为8.5×1012cmHz1/2/W和2.4×108 cmHz1/2/W。最后,得到了50%截止波长分别为3.8μm(PIN型)、3.4μm(NBP型)、2.6μm(NBN型)的InAsSb单元探测器。3、研究了InAs/InAsSb超晶格材料的外延生长,优化了InAs/InAsSb超晶格材料结构生长参数,获得了高质量的长周期厚度InAs/InAs0.73Sb0.27(75 periods)超晶格材料,扫描区域为20μm×20μm时的RMS约为1.8?,超晶格零级峰与GaSb衬底之间的晶格失配度约为100arcsec,零级峰的半峰宽低于120arcsec,周期厚度为93.3?。制备了PIN型InAs/InAsSb超晶格单元器件,并对器件进行了电学和光学性能测试分析。温度为77K时PIN型InAs/InAsSb超晶格单元探测器的R0A为448Ω·cm2,50%响应截止波长为5.1μm。
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN215

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本文编号：1289232