为提高势垒型中波InAs/InAsSb二类超晶格红外探测器器件性能,研究并设计了nBn势垒型InAs/InAsSb器件结构。针对InAs/InAsSb红外探测器器件结构特征,分析了暗电流的主导机制和能带特性,采用基于泊松方程、连续性方程和热方程的数值计算方...为提高势垒型中波InAs/InAsSb二类超晶格红外探测器器件性能,研究并设计了nBn势垒型InAs/InAsSb器件结构。针对InAs/InAsSb红外探测器器件结构特征,分析了暗电流的主导机制和能带特性,采用基于泊松方程、连续性方程和热方程的数值计算方法,通过精确调控吸收层掺杂、势垒层掺杂、势垒层厚度、温度和组分等,构建出高能量势垒以有效阻挡多数载流子,允许少数载流子迁移,实现价带偏移(Valence Band Offset,VBO)接近于零的要求,从而有效降低暗电流。研究结果表明,在1×10^(15)~1×10^(17)cm^(-3)范围内降低势垒层掺杂浓度,VBO和暗电流开启电压绝对值均会减小,当AlAs1-xSbx势垒中Sb组分为0.91时,VBO接近于零。对于吸收层,随着掺杂浓度的提高,暗电流呈现减小趋势,但趋势较不明显。在-0.5V偏压,140 K工作条件下,吸收层和势垒层掺杂浓度分别为1×10^(13)cm^(-3),1×10^(15)cm^(-3),吸收层与势垒层厚度分别为3μm,80 nm,得到器件结构参数优化后的暗电流低至4.5×10^(-7)A/cm^(2),证明InAs/InAsSb中波红外探测器具有高温工作的应用前景,可广泛应用于导弹预警、红外制导、航空航天等领域。展开更多
采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长了PIN型长波红外28 ML InAs/7 ML InAs0.48Sb0.52超晶格探测器材料,研究了Sb浸润界面对其表面形貌、晶体结构和光电性能的影响。结果发现:相对于无界面控制的超晶格,采用Sb浸润界面的超晶格表面更平...采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长了PIN型长波红外28 ML InAs/7 ML InAs0.48Sb0.52超晶格探测器材料,研究了Sb浸润界面对其表面形貌、晶体结构和光电性能的影响。结果发现:相对于无界面控制的超晶格,采用Sb浸润界面的超晶格表面更平整,表面粗糙度仅为1.28;超晶格晶体结构更完整,界面起伏明显减小,与衬底的晶格失配度由3.26%减小到2.97%。InAs/InAsSb超晶格探测器的50%截止波长为10μm,量子效率为3.1%;Sb浸润界面的超晶格具有更低的暗电流和更高的微分阻抗,-50 mV偏压下暗电流密度为0.12 A/cm^ 2,零偏阻抗面积乘积(R 0A)为0.44Ω·cm^2,计算得到探测率为5.06×10^7 cm·Hz 1/2/W。Sb浸润界面有效抑制了Sb的扩散,提高了超晶格的晶体质量和探测性能,但失配应力依然很大。这些结果为高质量长波红外InAs/InAsSb超晶格的界面生长提供了依据。展开更多
文摘为提高势垒型中波InAs/InAsSb二类超晶格红外探测器器件性能,研究并设计了nBn势垒型InAs/InAsSb器件结构。针对InAs/InAsSb红外探测器器件结构特征,分析了暗电流的主导机制和能带特性,采用基于泊松方程、连续性方程和热方程的数值计算方法,通过精确调控吸收层掺杂、势垒层掺杂、势垒层厚度、温度和组分等,构建出高能量势垒以有效阻挡多数载流子,允许少数载流子迁移,实现价带偏移(Valence Band Offset,VBO)接近于零的要求,从而有效降低暗电流。研究结果表明,在1×10^(15)~1×10^(17)cm^(-3)范围内降低势垒层掺杂浓度,VBO和暗电流开启电压绝对值均会减小,当AlAs1-xSbx势垒中Sb组分为0.91时,VBO接近于零。对于吸收层,随着掺杂浓度的提高,暗电流呈现减小趋势,但趋势较不明显。在-0.5V偏压,140 K工作条件下,吸收层和势垒层掺杂浓度分别为1×10^(13)cm^(-3),1×10^(15)cm^(-3),吸收层与势垒层厚度分别为3μm,80 nm,得到器件结构参数优化后的暗电流低至4.5×10^(-7)A/cm^(2),证明InAs/InAsSb中波红外探测器具有高温工作的应用前景,可广泛应用于导弹预警、红外制导、航空航天等领域。
文摘报道了InAs/GaSb二类超晶格红外探测器的瞬态光伏响应特性.通过对p-b-i-n二类超晶格探测器对皮秒脉冲激发的瞬态响应特性的分析及拟合,获得了器件的表观少数载流子的寿命.并对不同尺寸台面结构单元器件进行测试分析,发现少数载流子寿命随着台面面积的增大而增大,归结为由于侧壁表面效应带来的影响.所测器件的少数载流子为空穴,其表观寿命约为2~12 ns.
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