InAs/InAsSbⅡ类超晶格红外探测材料的理论设计

发布时间：2021-05-07 13:13

　　Sb基Ⅱ类超晶格具有良好的生长质量、灵活精确可调的带隙、优异的光学性能,在红外探测领域有着广阔的发展前景。其中不含Ga的InAs/InAsSb Ⅱ类超晶格同InAs/Ga（In）Sb相比,有更长的少数载流子寿命,近年来在实验上备受瞩目,即将成为红外探测器首选材料的趋势。在对Ⅱ类超晶格进行理论描述时,传统的kp微扰理论和包络函数近似因为低动量假设的非普适性和界面处包络函数的非确定性而容易引发争议。全原子经验赝势方法可以有效避免上述误差,已成为解决大系统电子结构的有力工具。本文采用全原子经验赝势方法,探究了不同生长模式对InAsSb合金体系带边能级的影响;以实验上提出的一个性能优异的Ⅱ类超晶格结构173 A InAs/72 A InAs_0.72Sb_0.28为基础,从载流子空间局域和带边跃迁矩阵元的角度分析了该结构与相关体材料以及Ⅰ类超晶格相比的优越性;探究了合金层的组分和厚度对超晶格带边能级的影响,并证实了量子限制效应的重要性;并把带边跃迁矩阵元作为衡量载流子寿命的品质因子,针对固定波段的超晶格系统进行优化,得到了性能更优的体系163 AInAs... 

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 红外探测材料概述
    1.1 红外辐射
    1.2 红外探测技术的应用
        1.2.1 军事方面
        1.2.2 民用方面
        1.2.3 空间科学
    1.3 红外探测材料的主要分类
        1.3.1 光热型红外探测材料
        1.3.2 光子型红外探测材料
    1.4 Sb基type Ⅱ超晶格红外探测材料
    1.5 论文研究的目的和内容安排
第二章 理论方法
    2.1 方法简介
    2.2 价力场方法弛豫给定位形的原子坐标
    2.3 经验赝势模型
        2.3.1 赝势
        2.3.2 经验赝势
    2.4 折叠谱方法求解体系的单粒子Schrodinger方程
    2.5 计算偶极矩阵元和近带边吸收光谱
    2.6 本章小结
第三章 合金与应变
    3.1 二元系统
    3.2 InAsSb三元系统
    3.3 应变的影响
    3.4 本章小结
第四章 合金层组分对超晶格带边能级的影响
    4.1 实验推荐结构的模拟
    4.2 173 (?)InAs/72 (?)InAs_(0.72)Sb_(0.28) Ⅱ类超晶格的优越性
    4.3 合金组分对超晶格能级的影响
    4.4 合金组分对超晶格吸收光谱的影响
    4.5 本章小结
第五章 合金层厚度对超晶格带边能级的影响
    5.1 超晶格层厚对能级和吸收光谱的影响
    5.2 量子限制效应对电子态能级的影响
    5.3 量子限制效应对空穴态能级的影响
    5.4 本章小结
第六章 固定波段的超晶格
    6.1 InAs/InAs_(1-x)Sb_x超晶格红外探测器的设计
    6.2 本章小结
第七章 总结
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]红外探测器的最新进展[J]. 陈长水,刘荣挺,刘颂豪.  大气与环境光学学报. 2013(01)
[2]CMOS兼容的微机械热电堆红外探测器的设计[J]. 高璇,郭涛,欧文,明安杰,刘谨.  红外技术. 2012(09)
[3]锑基Ⅱ类超晶格红外探测器——第三代红外探测器的最佳选择[J]. 史衍丽.  红外技术. 2011(11)
[4]红外探测技术的应用[J]. 李园,宋艳霞,邢磊.  科技信息. 2011(22)
[5]多波段天文学[J]. 赵君亮.  自然杂志. 2007(04)
[6]量子点红外探测器的特性与研究进展[J]. 张冠杰,舒永春,姚江宏,舒强,邓浩亮,贾国治,王占国.  物理. 2005(09)
[7]热释电型红外传感器原理及应用[J]. 范立南.  电子仪器仪表用户. 1998(01)
[8]锰镍钴氧化物薄膜型热敏电阻红外探测器[J]. 梁仁杰,张晓梅.  传感器技术. 1987(Z1)

博士论文
[1]锑化物超晶格红外探测器研究[D]. 靳川.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2017
[2]IV-VI族半导体低维结构的光学性质研究[D]. 徐天宁.浙江大学 2008



本文编号：3173454