| 题名 | InAs/GaSb II型超晶格红外探测器材料分子束外延生长研究 |
| 作者 | 李健 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 授予地点 | 上海微系统与信息技术研究所 |
| 导师 | 龚谦 |
| 关键词 | 分子束外延 锑化物 超晶格 红外探测器 |
| 其他题名 | Growth of InAs/GaSb type-II superlattices for IR detectors by Gas-source molecular beam epitaxy |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | InAs/GaSb II型超晶格材料具有很多不可替代的优点，是制备新一代(第三代)红外探测器的关键材料。目前有欧美少数发达国家正在研究该体系材料，其中以美国空军实验室和德国法兰霍费研究所为代表。本学位论文重点研究了采用气态源分子束外延(GSMBE)生长InAs/GaSb II型超晶格红外探测器材料。并通过X射线衍射(XRD)，透射电子显微镜(TEM)等手段测试表征外延材料，利用所得到的材料参数优化生长条件，尤其是针对不同厚度的InSb界面对材料性质的影响做了比较详细的探索。取得主要研究结果如下： 国际上首次采用气态源分子束外延的方法生长了InAs/GaSb II型超晶格红外探测器材料。采用p型GaSb衬底，探索并优化了GaSb缓冲层、InAs/GaSb II型超晶格以及InAs各自的生长条件，成功的生长了GaSb缓冲层和InAs/GaSb II型超晶格材料。针对InAs和GaSb界面对材料性质的影响作了多次生长实验，不仅优化了快门顺序，确定了合适的生长停顿时间(管道残余AsH3的清洗)，还研究了InSb界面厚度对材料结构的影响，得到了上下界面的厚度不能超过1ML，下界面的厚度最好保持在0.3ML左右。 采用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)，拉曼频移测试等手段对所生长材料进行了表征。XRD测试表明，超晶格的卫星峰可以观察到3级，超晶格结构和衬底峰之间晶格常数失配度为9.4×10-4，说明应力已经得到良好补偿。XRD软件模拟和实际测试值的吻合，表明生长的材料具有良好的均匀性，应力也得到补偿，说明对生长条件的优化已经成功。超晶格截面TEM图测试不仅观察到了材料沿着生长方向的均匀性，还可以看出界面非常陡峭，证明所设计的快门顺序是成功的。 在优化生长条件的基础上，生长了设计截止波长为5μm的PIN型超晶格探测器结构，该PIN超晶格探测器的结构是：P型GaSb缓冲层是Be掺杂，掺杂浓度为1×1018cm3，用来做p型接触，AlGaAsSb是用来做刻蚀阻挡层，接下来是190周期的超晶格有源区(结构是90周期p型--60周期I型--40周期n型)，最上面的是n型InAs覆盖层，采用Si掺杂，掺杂浓度为1×1018cm3，用来做n型接触。材料经上海技术物理研究所流片制备了PIN型探测器单元器件，通过响应频谱图得到截止波长约为4.9μm。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-06 |
| 页码 | 71 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sim.ac.cn/handle/331004/83441]  |
| 专题 | 上海微系统与信息技术研究所_微系统、冶金所学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李健. InAs/GaSb II型超晶格红外探测器材料分子束外延生长研究[D]. 上海微系统与信息技术研究所. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2009. |
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