1 上海师范大学 数理学院物理系，上海 200233
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
本文利用分子束外延技术在GaAs（211）B衬底上外延CdTe（211）薄膜，系统研究不同工艺条件对CdTe 外延薄膜的表面形貌和光学性质的影响。研究表明，在一定的生长温度下，在Te气氛下生长CdTe薄膜，增加CdTe：Te的束流比，可显著降低CdTe表面金字塔缺陷的尺寸和密度，当CdTe 和Te束流比为6.5时，金字塔缺陷几乎消失，材料的表面平整度显著改善，X射线衍射（XRD）也表明CdTe晶体质量显著提高。进一步的拉曼光谱表明，随着CdTe和Te束流比的增加，Te的A1峰减弱，CdTe LO和TO声子峰强度比增强。低温光致发光光谱（PL）研究也表明随着CdTe和Te束流比的增加，Cd空位的减少可以使与杂质能级相关的深能级区域的峰强降低，与此同时和晶体质量相关的自由激子峰半峰宽减少，材料的光学质量明显改善。该研究为探索CdTe/GaAs外延材料的理想的工艺窗口以及相关机理，并为进一步以此为缓冲层外延高质量HgCdTe材料提供基础。
CdTe 分子束外延 表面缺陷 拉曼光谱 荧光光谱 CdTe molecular beam epitaxy surface defects Raman spectroscopy fluorescence spectroscopy
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
介绍了长波红外2048元线列碲镉汞焦平面器件的制备技术和达到的性能参数.探测器采用离子注入平面pn 结制备光敏元, 通过间接倒焊技术和读出电路互联, 采用8个256元焦平面模块拼接2048元线列焦平面器件.光敏 元的响应截止波长达到9.9μm, 相应的 R 0 A 达到10Ωcm 2 , 平均峰值探测率达到9.3×10 10 cmHz 1/2 W -1 , 响应不均匀 性为8%, 有效光敏元率大于99.5%.
长波 长线列 红外焦平面 碲镉汞 long wave long linear array infrared focal plane HgCdTe
1 中国科学院上海技术物理研究所,功能材料与器件研究中心,上海,200083
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 中国科学院上海技术物理研究所,功能材料与器件研究中心,上海,200083??br>
利用高分辨率X射线衍射技术对分子束外延CdTe(211)B/Si(211)材料的CdTe外延薄膜进行了倒易点二维扫描,并通过获得的对称衍射面和非对称衍射面的倒易空间图,对CdTe缓冲层的剪切应变状况进行了分析.研究发现,对于CdTe/Si结构,随着CdTe厚度的增加,[1-1-1]、[01-1]两个方向的剪切角γ[1-1-1]和γ[01-1]都有变小的趋势,且γ[1-1-1]的大小约为γ[01-1]的两倍;对于CdTe/ZnTe/Si结构,ZnTe缓冲层的引入可以有效地降低CdTe层的剪切应变.
倒易点二维扫描图 剪切应变 分子束外延 CdTe/Si
1 中国科学院上海技术物理研究所,半导体材料器件研究中心及国家红外物理重点实验室,上海,200083
2 中国科学院研究生院,北京,100864
报道了用MBE的方法,在3英寸Si衬底上制备ZnTe/CdTe(211)B复合衬底材料的初步研究结果,该研究结果将能够直接应用于大面积Si基HgCdTe IRFPA材料的生长.经过Si(211)衬底低温表面处理、ZnTe低温成核、高温退火、高温ZnTe、CdTe层的生长研究,用MBE方法成功地获得了3英寸Si基ZnTe/CdTe(211)B复合衬底材料.CdTe厚度大于10μm,XRD FWHM平均值为120 arc sec,最好达到100 arc sec,无(133)孪晶和其他多晶晶向.
分子束外延 碲化镉 硅基 MBE CdTe Si substrate
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2 中科院上海技术物理研究所半导体材料器件研究中心,上海,200083
3 中科院上海技术物理研究所半导体材料器件研究中心,上海,200083）
报道了利用As4作为掺杂源获得原位As掺杂MBEHgCdTe材料的研究结果.利用高温退火技术激活As使其占据Te位形成受主.对原位As掺杂MBEHgCdTe材料进行SIMS及Hall测试,证实利用原位As掺杂及高温退火可获得P型MBEHgCdTe材料.
砷掺杂 退火 分子束外延 碲镉汞 As doping anneal MBE HgCdTe
中科院上海技术物理研究所,半导体材料与器件研究中心,上海,200083
使用二次离子质谱分析(SIMS)方法研究了As在碲镉汞分子束外延样品中的扩散系数.获得了在240℃,380℃和440℃温度下As在碲镉汞材料中的扩散系数,并发现它与退火过程中Hg的分压有关,且Hg空位对As的扩散有明显的辅助增强作用.研究表明在低温段的240℃/24～48小时的退火中As的扩散非常有限,对样品中As的浓度分布影响不大,而在高温段380℃/16小时和440℃/30分钟退火中,As扩散较为明显,能使原来的PN突变结变缓.综合比较As杂质的电学激活以及As扩散因素,高温段440℃/30分钟的退火条件较理想。
砷 扩散 二次离子质谱 碲镉汞 分子束外延 As diffusion SIMS HgCdTe MBE
中国科学院上海技术物理研究所,材料器件中心,上海,200083
报道了HgCdTe p+-on-n长波异质结焦平面器件的研究结果.采用由分子束外延(MBE)和原位掺杂技术生长的p+-on-n异质结材料,通过湿法腐蚀、台面钝化、台面金属化、铟柱制备和互连等工艺,得到了HgCdTe p+-on-n长波异质结焦平面器件.根据I-V实验结果和暗电流理论,拟合计算和分析了各种暗电流机制对器件性能的影响,且获得了器件的响应光谱和探测率.
异质结 HgCdTe HgCdTe p+-on-n p+-on-n hetero-junction R0A R0A
1 中国科学院上海技术物理研究所,功能材料与器件研究中心,上海,200083
2 中国科学院上海技术物理研究??功能材料与器件研究中心,上海,200083
对不同衬底上外延生长的HgCdTe薄膜进行了倒易点二维图测试,分析了外延层与衬底之间的结构取向关系以及晶格常数的失配现象.通过测定Cd1-yZnyTe衬底上的HgCdTe外延层的应变弛豫状况,获得了晶格匹配条件时衬底Zn组分的准确值.实验结果还表明: HgCdTe外延层与晶格失配的衬底之间存在着倾角,该倾角随失配度的增大而增大;当衬底失配度较小时,非对称倒易点二维图显示外延层并不处于全应变状态,而是处于应力部分释放状态;相反,当外延层晶格失配产生的应?θ渴头攀?外延层包含着较大的失配位错,摇摆曲线半峰宽展宽较大.
Cd1-yZnyTe衬底 倒易点二维图 失配位错 摇摆曲线半峰宽 HgCdTe HgCdTe Cd 1-yZn yTe substrate reciprocal lattice mapping misfit dislocation FWHM
首次报道了集成中波1/中波2(MW1/MW2)的HgCdTe红外双色探测器的材料生长、器件制备及其性能.采用分子束外延(MBE)技术,生长了p-p-P-N型Hg1-xCdxTe多层异质结材料.通过B+注入、台面腐蚀、爬坡金属化、台面侧向钝化及互连等工艺,得到了80元的原理型HgCdTe红外双色探测器.纵向上背靠背的2个光电二极管分别有电极输出,确保了空间上同步和时间上同时的探测,并能独立地选择最佳工作偏压.它适于常规的背照射工作方式,且有大的空间填充因子.在液氮温度下，2个波段的光电二极管截止波长λc分别为3.04μm和5.74μm,对应的R0A值为3.85×105Ωcm2和3.02×102 Ωcm2.测得MW1、MW2的峰值探测率Dλp*分别为1.57×1011cmHz1/2/W和5.63×1010cmHz1/2/W.得到2个波段的光谱响应,且MW2光电二极管的光谱串音为0.46%,MW1光电二极管的光谱串音为6.34%.
双色探测器列阵 光谱响应 峰值探测率 HgCdTe HgCdTe two-color detector arrays spectral response peak detectivity
中国科学院上海技术物理研究所,半导体材料与器件研究中心及红外物理国家重点实验室,上海,200083
报道了用二次离子质谱分析(SIMS)方法对As在碲镉汞分子束外延中的掺入行为的研究结果.发现As在CdTe、HgCdTe表面的粘附系数很低,并与Hg的介入密切相关.对于单晶HgCdTe外延,在170℃生长温度下As的粘附率相对于多晶室温淀积仅为3×10-4,在此生长温度下,通过优化生长条件获得了表面形貌良好的外延材料.通过控制As束源炉的温度可以很好地控制As在HgCdTe层中的原子浓度.
二次离子质谱 分子束外延 碲镉汞 砷掺杂. SIMS MBE HgCdTe As doping.
