带间跃迁量子阱短波红外探测器的研究

发布时间：2021-04-09 04:37

　　红外探测技术是人眼在更广阔电磁波段的补充和扩展,可以帮助人类探索未知宇宙,观察“黑暗”世界。从诞生至今,红外探测技术在各个领域都发挥着重要作用。其中,短波红外技术由于具有利用反射光成像和穿透雾、霾、尘的特性而获得了人们的广泛关注,并被逐渐应用至成像、遥感、光通信、气体监测和医学诊断等领域。,目前,市场上常见的短波红外探测器主要是基于InGaAS、HgCdTe、InSb和PbS等材料体系,其中最主要的当属InGaAs。通过生长高In组分的InGaAs体材料,InGaAs基短波红外探测器的波长得到了有效扩展。然而,在这个过程中,暗电流的抑制（为了获得较高的信噪比）变得极具挑战性。此外,研究表明,相比于传统短波红外探测技术,大于1.7 μm的扩展波长短波红外技术对夜间辐射和黑体辐射的响应更加宽泛。为此,对扩展波长短波红外探测器开展研究是十分有意义的工作。本课题组在前期研究中发现,在InGaAs/GaAs量子阱等多种材料体系中均存在着PN结对低维半导体中局域载流子的高效抽取作用,同时该现象被证实可用于材料吸收系数的提高。一般来说,低维半导体结构中较小带隙的材料可以实现更长波长的光吸收,带隙较大... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

光谱辐射出射度的普朗克（Planck）定律曲线

格 3.2 列出了这四个样品衬底峰和外延膜衍射峰的半峰宽。根据半峰以大致判断出 483℃生长的样品的质量最好。XRD 半峰宽可以反映完整性，如果晶体内部有较多的结构缺陷，如点缺陷和位错等，反映会出现展宽的现象，因此半峰宽越小的样品其晶体质量会更好。表格图 3.3 样品(004)面的 X 射线衍射谱图

图 5.3 是室温下样品沿（004）衍射面的高分辨 X 射线衍射对称 ω-2θ 扫描。从图中可以清晰地看到两个衍射主峰和量子阱的各级卫星峰。根据数据比衍射峰半峰宽的比较，我们认为左边半峰宽更小的主峰为 InP 衬底的（00衍射峰，右边的峰为 InGaAs 材料的（004）面衍射峰。峰位不重合说明 InG InP 衬底不是完全晶格匹配的，这可能是因为生长过程中束源炉温度不稳定的。根据两峰的布拉格角间距计算得到整个结构中的平均 In 组分为 0.49，计值 0.53 有较大出入。根据公式我们知道，一个周期中阱和垒的厚度和为： = = (其中，LW+B是 InAs 量子阱单层厚度与 InGaAs 垒单层厚度之和，ΔθP是相级衍射峰的角度之差，为 0.19°，θB为 InP（004）面衍射主峰的布拉格角度图 5.3 InAs/InGaAs 带间跃迁量子阱红外探测器(004)面 X 射线衍射曲线

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3126931