中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
利用气相外延法生长了Hg1-xCdxTe梯度带隙薄膜材料,通过小光点红外透射光谱测试,研究了材料的横向组分波动.利用多层模型和膜系传递矩阵对该薄膜材料的红外透射光谱和气相外延薄膜材料的纵向组分分布进行计算,计算结果与实验吻合,材料纵向组分分布与通过能谱测量的样品截面组分变化趋势一致.用光伏器件的制作工艺,选取气相外延生长的Au掺杂中波材料,制备了10元线列器件,测试结果表明器件性能较好,95 K黑体D*λP可达4.20×1011(cm·Hz1/2·W-1).
碲镉汞 梯度带隙 雪崩光电二极管 红外透射光谱 气相外延薄膜 HgCdTe Graded-gap Avalance photodiode Infrared transmission spectra Vaper phase epitaxy films
1 发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院清洁能源前沿研究重点实验室 北京新能源材料与器件重点实验室 中国科学院物理研究所 北京凝聚态物理国家实验室, 北京100190
3 南京大学 电子科学与工程学院和南京微结构国家实验室(筹), 江苏 南京210046
4 中国矿业大学 物理学院, 江苏 徐州221116
5 东南大学 生物科学与医学工程学院 生物电子学国家重点实验室, 江苏 南京210096
6 中山大学 光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州510275
7 香港科技大学 物理系, 香港999077
8 吉林大学电子科学与工程学院 集成光子学国家重点实验室, 吉林 长春130012
9 大连理工大学 物理与光电工程学院, 辽宁 大连116023
Ⅱ-Ⅵ族直接带隙化合物半导体氧化锌(ZnO)的禁带宽度为3.37 eV, 室温下激子束缚能高达60 meV, 远高于室温热离化能(26 meV), 是制造高效率短波长探测、发光和激光器件的理想材料。历经10年的发展, ZnO基半导体的研究在薄膜生长、杂质调控和器件应用等方面的研究获得了巨大的进展。本文主要介绍了以国家“973”项目(2011CB302000)研究团队为主体, 在上述方面所取得的研究进展, 同时概述国际相关研究, 主要包括衬底级ZnO单晶的生长, ZnO薄膜的同质、异质外延, 表面/界面工程, 异质结电子输运性质、合金能带工程, p型掺杂薄膜的杂质调控, 以及基于上述结果的探测、发光和激光器件等的研究进展。迄今为止, 该团队已经实现了薄膜同质外延的二维生长、硅衬底上高质量异质外延、基于MgZnO合金薄膜的日盲紫外探测器、可重复的p型掺杂、可连续工作数十小时的同质结紫外发光管以及模式可控的异质结微纳紫外激光器件等重大成果。本文针对这些研究内容中存在的问题和困难加以剖析并探索新的研究途径, 期望能对ZnO材料在未来的实际应用起到一定的促进作用。
氧化锌 氧化镁锌 外延薄膜 表面/界面工程 紫外探测器 ZnO MgZnO molecular beam epitaxy surface/interface engineering ultraviolet photodetector
1 浙江大学物理系,浙江,杭州,310027
2 中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家重点实验室,上海,200083
3 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,信息功能材料国家重点实验室,上海,200050
采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了不同Mn组分的Pb1-xMnxTe(0≤x≤0.012)稀磁半导体薄膜.通过波长为3.0～11.0 μm中红外透射谱的分析并应用透射光谱上干涉峰峰值的位置计算获得了Pb1-xMnxTe薄膜的折射率,由最小平方根拟合得到折射率的一阶Sellmeier色散关系.在吸收边附近,通过直接跃迁吸收系数与光子能量的关系外推得到其光学带隙.结果表明,在中红外区域其折射率随着Mn含量的增加而减小,其光学带隙则随着Mn含量的增加而增大,在温度T=295K时,随着Mn含量x由0变化到0.012,其光学带隙Eg由0.320eV增加到0.370eV.
Pb1-xMnxTe外延薄膜 红外透射谱 折射率 光学带隙
