p-on-n结构的碲镉汞红外探测器具有长的少子寿命、低暗电流、高 R0A值等优点, 是高温器件、长波甚长波器件发展的重要器件结构。而国内还鲜有砷注入掺杂 p-on-n长波 HgCdTe探测器的相关报道, 为了满足**、航天等领域对高性能长波探测器迫切的应用需求, 针对 As离子注入的长波 p-on-n碲镉汞红外探测器退火工艺技术进行研究。采用二次离子质谱(SIMS)仪分析注入及退火后 As离子浓度分布情况, 使用半导体参数测试仪表征 pn结的 I-V特性。研究结果表明, 在富汞 0.5 h 430℃＋20h 240℃条件下, 实现 As激活, 成功制备 As注入长波 15 .m 640×512的 p-on-n碲镉汞红外焦平面器件, 器件有效像元率大于 99.7%。该研究对长波甚长波碲镉汞 p-on-n焦平面器件的制备具有重要意义。

对碲镉汞液相外延(Liquid phase epitaxy, LPE)石墨舟进行了数值模拟，计算了石墨舟温度场分布。通过在母液周围加入石英框，分析其对温度场的影响，得到了石英框壁厚与温度分布的关系。模拟发现，在母液周围加入石英框结构，可以提高外延生长界面温度场均匀性。最后，将分析结果与实验相结合，进行实验验证，成功降低了边界效应对碲镉汞薄膜的影响，外延生长出厚度极差 ..为1.4 .m、组分极差 .x不超过 0.002的长波碲镉汞薄膜。

探索了一种准确测量过冷度的实验方法, 并在此基础上, 利用光学显微镜、傅里叶红外透射光谱仪、台阶仪、白光干涉仪等测试手段分析了过冷度对HgCdTe薄膜厚度均匀性的影响.研究结果表明, 过冷度小于2 ℃, 薄膜容易出现中心凹陷、四周凸起的现象; 过冷度大于3 ℃, 薄膜中心将会明显凸起, 出现宽度为毫米级的周期性起伏, 并伴随有crosshatch线产生.当过冷度为2.5 ℃时, 薄膜厚度极差可缩小至0.5 μm, 0.5 mm×0.5 mm范围内薄膜相对于衬底的粗糙度增加量为9.07 nm.

该研究以提高液相外延碲镉汞材料的质量为出发点，研究液相外延生长过程中碲锌镉衬底受到高温汞蒸气影响后的变化情况，并利用光学显微镜、白光干涉仪、能谱仪等分析测试手段对碲锌镉衬底表面进行分析.研究结果表明，液相外延生长过程中，高温汞蒸气对碲锌镉衬底中表面沉淀物尺寸无明显影响，但在衬底表面发现两种类型的腐蚀点，一种是尺寸为25 μm左右的较大腐蚀点，分布较均匀；另一种是尺寸为7 μm左右的圆形腐蚀点，分布不均匀.衬底经过液相外延薄膜成核生长前的温度变化过程以及高温Hg蒸气的作用，碲锌镉衬底表面形貌呈鱼鳞状，粗糙度增大了50%以上.

由碲镉汞薄膜材料的厚度不均匀性入手, 改进水平滑舟液相外延工艺, 从而改善了碲镉汞薄膜材料组分均匀性, 使距薄膜边缘 1.5 mm(衬底边缘 2.5 mm)以内的薄膜材料组分均匀性得到了长足的提高, 增大了薄膜材料用于制备焦平面器件的利用率。中波碲镉汞材料(.1/2(77 K)＝4.8.m).x≤0.001, 与国外水平相当。