碲镉汞光导器件工艺与损伤评价研究

发布时间：2020-03-05 18:27

【摘要】：窄禁带半导体Hg1-xCdxTe是目前制备红外探测器最重要的半导体材料之一。碲镉汞红外探测器在遥感、夜视、通讯和监测等领域发挥着重要作用。随着对器件性能的要求越来越高,提升制备工艺水平成为重点研究的方向。本文围绕碲镉汞光导器件制备过程中的抛光和干法刻蚀两项关键工艺,以减小制备过程中的材料损伤为目的进行了研究。一.利用正交试验法研究了抛光工艺条件对碲镉汞材料亚表面损伤的影响,分别研究了粗抛和精抛的载物夹具重量、抛光时间和抛光盘转速与亚表面损伤深度的关系,获得了三个抛光条件对亚表面损伤深度的影响大小,以及使亚表面损伤深度最小的最佳抛光条件。通过回归分析,获得了亚表面损伤深度与粗抛工艺中载物夹具重量、抛光时间和抛光盘转速之间的回归方程,为抛光工艺的优化和亚表面损伤深度的预测提供了参考依据。二.研究了抛光产生的亚表面损伤对碲镉汞材料和光导器件性能的影响。通过微波反射光电导衰退法获得材料少子寿命,发现随着去除亚表面损伤深度增加,材料的少子寿命大幅提高；通过变温霍尔测试获得材料迁移率和载流子浓度与亚表面损伤深度的关系,发现损伤层中的缺陷和杂质引起电离散射作用变强,导致材料低温区迁移率下降和载流子浓度上升。通过对比去除不同深度亚表面损伤的两组光导器件,发现完全去除亚表面损伤可以使拐点电阻所对应的温度降低,短波方向的光谱响应明显改善,并且器件噪声得到降低、响应率和探测率增加。三.研究了干法刻蚀对碲镉汞光导器件性能的影响。分别用离子束刻蚀(IBM)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术制备了两组碲镉汞光导器件,通过变温变磁场霍尔测试获得了电导率-迁移率谱和浓度-迁移率谱,并用拟合得到的迁移率-温度关系分析了载流子散射机制,并通过黑体测试获得了器件光电性能,认为ICP刻蚀对器件造成的刻蚀损伤更小。对两组光导器件进行温度可靠性烘烤实验,发现热浸过程能够使材料中的缺陷部分消失或增加,从而导致器件性能变化不一致。
【学位授予单位】：山东大学
【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：2585082