在蓝宝石衬底上外延生长光导探测器用的HgCdTe

用等温汽相外延(ISOVPE)和液相外延(LPE)组合,在用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)的CdTe/蓝宝石衬底上生长HgCdTe。用ISOVPE把CdTe层转变为Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te。ISOVPE和LPE过程连续在闭管内进行,应用转变工艺,降低CdTe和HgCdTe间的晶格失配、并减少CdTe衬底和外延层间互扩散产生的组分梯度。晶片在Hg气氛中退火后制做成光导探测器性能验证了晶片质量,结果可与在CdZnTe上外延生长HgCdTe制做的一般探测器性能相比。     

用直接合金法制备金属有机汽相外延碲镉汞的最新进展

过去几年,重点研究了金属有机汽相外延(OMVPE)HgCdTe的材料制作器件的适用性。本文将论述用直接合金(DAG)法生长HgCdTe的最研成果和某些器件最新成果。得到截止波长为5.5μm外延层,其p-n结R_0A乘积高达1×10~6Ωcm~2,金属—绝缘体—半导体(MIS)电荷储存时间高达250ms,同时还讨论层的组分均匀性和重复性问题。     

MBE法生长碲汞镉合金薄膜的前景

制备高性能HgCdTe多元列阵探测器,需要高质量的晶体材料。本文介绍了目前已有的HgCdTe薄膜外延生长工艺,比较了液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)、有机金属化学汽相淀积(MOCVD)、激光蒸发淀积(LADA)等HgCdTe薄膜外延生长工艺的优缺点,着重     

液相外延生长大面积Hg_(1-x)Cd_xTe外延层

引言本征半导体Hg_(1-x)Cd_xTe变成更为重要的红外光伏探测器材料是因为最近在液相外延(LPE)法生长晶体方面取得了进展。用液相外延法得到的组分均匀性比块体材料好,并且不需要长时间退火来达到均匀性。此外,用LPE法可制备具有不同组分和掺杂浓度的多层HgCdTe结构。用LPE法在CdTe衬底上生长HgCdTe对制备背照式探测器是理想的。在制备每个具有成百或上千个元的HgCdTe焦平面探测器阵列时,就必须要能够生长大面积均匀组分器件质量的HgCdTe。许多单位报导了在垂直和水平炉结构中用LPE法生长了HgCdTe。大多数工作集中于自富碲熔体中进行水平生长,但最近已进展     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能.通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流.通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因.     

HgCdTe／CdZnTe晶格失配与X光衍射貌相的关系研究

文章采用富Te水平推舟液相外延工艺在CdZnTe衬底上生长了HgCdTe外延薄膜。研究了外延薄膜／衬底晶格失配度、X光衍射貌相、红外焦平面器件探测率三者之间的关系。对于HgCdTe外延层的X光衍射貌相我们将其大致分为五类，分别是Crosshatch貌相、混合貌相、均匀背景貌相、Mosaic貌相以及由衬底质量问题引起的沟壑状貌相，采用Crosshatch貌相和混合貌相材料所制备的红外焦平面器件，平均来说其探测率(D*)较高。X射线双轴衍射的实验结果表明，当外延层与衬底的晶格失配度为～0.03％时，外延层会呈现明显的Crosshatch貌相；而当失配度减小时，会逐渐呈现出混合貌相、均匀背景貌相、直至失配度为负值时呈现Mosaic貌相。因此，对于特定截止波长的HgCdTe焦平面器件，可以通过控制HgCdTe／CdZnTe之间的失配，生长出符合我们要求的貌相的碲镉汞外延材料，从而来提高焦平面器件的性能。     

Si衬底上的HgCdTe光伏探测器

利用CdTe和GaAs中间外延层,首次在Si衬底上制作了HgCdTe红外光伏探测器。在热循环之后未观测到这些器件(截止波长为5.5μm,在80K时R_0A高达200Ωcm~2)有裂缝或衰变。次级离子质谱测定法和俄歇数据证明:CdTe缓冲层使中间GaAs外延层中Ga的扩散,不致在高达500℃的生长温度下无意中使p-HgCdTe转变为n型。     

HgCdTe／CdZnTe晶格失配与X光衍射貌相的关系研究

文章采用富Te水平推舟液相外延工艺在CdZnTe衬底上生长了HgCdTe外延薄膜。研究了外延薄膜／衬底晶格失配度、X光衍射貌相、红外焦平面器件探测率三者之间的关系。对于HgCdTe外延层的X光衍射貌相我们将其大致分为五类，分别是Crosshatch貌相、混合貌相、均匀背景貌相、Mosaic貌相以及由衬底质量问题引起的沟壑状貌相，采用Crosshatch貌相和混合貌相材料所制备的红外焦平面器件，平均来说其探测率（D^＊）较高。X射线双轴衍射的实验结果表明，当外延层与衬底的晶格失配度为～0．03％时，外延层会呈现明显的Crosshatch貌相；而当失配度减小时，会逐渐呈现出混合貌相、均匀背景貌相、直至失配度为负值时呈现Mosaic貌相。因此，对于特定截止波长的HgCdTe焦平面器件，可以通过控制HgCdTe／CdZnTe之间的失配，生长出符合我们要求的貌相的碲镉汞外延材料，从而来提高焦平面器件的性能。     

1—14μmPV(光伏)HgCdTe阵列的性能

最近对HgCdTe外延生长技术和器件表面钝化的研究,使光伏型红外探测器主要性能得以改进。以CdTe为衬底,用液相外延法,能生长具有任何组分的薄层HgCdTe,用这种材料制作探测器,其峰值响应能在1至14μm波长内进行调整。本文介绍了形成结的两种方式,即注入同质结和双层异质结。还报导了探测度受背景辐射限制(BLIP)的情况。为了设计1-3、3-5和8-14μm波段的二极管,从理论上预测了R_0A~((*))、频率和结偏压与暗噪声电流的关系,并以5×10~(-15)A/Hz~(1(?)2)来表征。这表明可以根据产生-复合(G-R)电流和少数载流子扩散电流的机理,在所关心的波长和温度下,讨论器件的性能。     

不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制

在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层（CdTe+ZnS）钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能．通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流．通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因．     

在兰宝石衬底上金属有机外延生长CdTe和HgCdTe薄膜

红外探测系统中的光敏元件需要HgCdTe外延膜。通常,HgCdTe生长于CdTe衬底上,这种衬底具有能与HgCdTe晶格紧密匹配且又能不受HgCdTe膜自动掺杂影响的诱人性能。但是,CdTe衬底昂贵、脆、不能得到大的面积且与平常得到的衬底如Si、GaAs、Al_2O_3(兰宝石)或InSb相比结晶质量较差。因此需要另选一种基片材料。兰宝石就是一种诱人的候选者,这是因为它的结晶质量高、成本低、有刚度且能得到大的面积。液相外延技术是外延生长HgCdTe用的最普通的技术。然而,由于生长的熔料不能湿润兰宝石衬底,从而防碍了在兰宝石衬底上液相外延生长。为在兰宝石衬底上生长薄膜,最近     

HgCdTe/CdZnTe晶格失配与X光衍射貌相的关系研究

文章采用富Te水平推舟液相外延工艺在CdZnTe衬底上生长了HgCdTe外延薄膜.研究了外延薄膜/衬底晶格失配度、X光衍射貌相、红外焦平面器件探测率三者之间的关系.对于HgCdTe外延层的X光衍射貌相我们将其大致分为五类,分别是Crosshatch貌相、混合貌相、均匀背景貌相、Mosaic貌相以及由衬底质量问题引起的沟壑状貌相,采用Crosshatch貌相和混合貌相材料所制备的红外焦平面器件,平均来说其探测率(D*)较高.X射线双轴衍射的实验结果表明,当外延层与衬底的晶格失配度为～0.03%时,外延层会呈现明显的Crosshatch貌相;而当失配度减小时,会逐渐呈现出混合貌相、均匀背景貌相、直至失配度为负值时呈现Mosaic貌相.因此,对于特定截止波长的HgCdTe焦平面器件,可以通过控制HgCdTe/CdZnTe之间的失配,生长出符合我们要求的貌相的碲镉汞外延材料,从而来提高焦平面器件的性能.     

采用离子注入MOCVD缓冲层制作的MESFET

采用离子注入的金属有机化学汽相淀积(MOCVD)缓冲层制作了低噪声GaAs金属-半导体场效应晶体管(MESFET)。在12GHz下,0.5μm(栅长)×300μm(栅宽)的FET器件的噪声系数可达1.46dB,相关增益达到10.20dB。此结果证明,采用离子注入MOCVD缓冲层能制成极好的GaAs LNFET,它可以与采用AsCl_3汽相外延和分子束外延制作的类似器件所得的最佳结果相比拟。     

近红外混合式焦平面阵列

采用CdTe透明衬底上液相外延的Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.446)制成了λ_0=2.5μm的32×32元HgCdTe焦平面阵列,以装备地球资源勘测用的机载成像分光仪。在外延片的一角取很小的面积来制作二极管,凡二极管具有良好光电性能的外延片便可用来制作阵列。光伏探测器阵列采用平面工艺制造,其n_-~+p结通过硼离子注入法形成,并采用了ZnS钝化层。各阵列元上生长了供混合集成用的铟柱。阵列规模为32×32元,阵列元尺寸68μm。     

在InP衬底上生长高纯度的GalnAs特性和有机金属气相生长

在早期的研究中,用液相外延(LPE),氢化物汽相外延(hydride VPE),氯化物 VPE 和有机金属 VPE(OMVPE)在InP 衬底上已经生长出 InP 和 CaInAs 薄外延层。这些材料在毫米波器件和光电电子学分支光纤通信方面有了广泛的应用。OMVPE用于减压和大气压力下生长含 In 的Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体。     

Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te液相外延的优质衬底——Cd_(1-x)Zn_xTe的晶体生长及应用

用改进型垂直布里奇曼法(VMB)生长出的Cd_(1-x)Zn_xTe (X=0.04)梨晶,切成具有单晶的薄片面积大达10～12cm~2,本文还对它代替CdTe用作液相外延生长HgCdTe的衬底,作了评价。与典型的CdTe晶体相比,CdZnTe晶体的缺陷密度较低、机械强度较好,并大大改善了在CdZnTe上生长的HgCdTe液相外延层的宏观与微观形态。CdZnTe衬底上生长的液相外延层的表面形貌表明,它与取向的关系,比在CdTe衬底(取向接近于{111}的平面)上生长的外延层与取向的关系更小。Zn加到CdTe晶格中可以使共价性增加,离子性降低,这样就抑制了范性形变和位错的产生。这些因素的组合能把晶格常数调整到两个极值范围内的任何所需要的值,这样就可以生长高性能红外探测器阵列所要求的低缺陷密度的HgCdTe外延层。通过缺陷腐蚀、红外显微镜检查、X射线摆动曲线分析和X射线形貌测量,对衬底和外延层的质量作了评定。     

HgCdTe镶嵌阵列现状

1.液相外延材料用液相外延法在CdTe衬底上生长成器件品级的HgCdTe,其截止波长范围为3～14微米。这一工艺是前两年研究的。目前,液相外延层与块晶体材料相比,前者的截止波长一致性较高。在中波红外外延层上,生成态载流子浓度通常适用于制造二极管,而长波红外外延层则很易调节成适用的浓度。在混合式器件所需要的厚度范围内,生成态外延层的厚度可控制为变化不超过1微米。目前外延层的尺寸仅受到所能获得的大单晶衬底的限制。     

砷化镓外延生长技术

具有代表性的化合物半导体的薄膜生长技术包括有利用歧化反应的汽相生长;有利用金属溶液的液相外延。然而现已发明了除了适应于Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体之外,甚至于还包括固溶体在内的各种材料的种种应用技术。本文以砷化镓为中心,叙述汽相及液相技术的最近动态和存在的问题。从器件应用的角度看,外延技术存在的问题有:(1)晶体的纯度,(2)生长层界面的控制,(3)外延层的厚度控制,(4)载流子浓度控制,(5)多层生长技术等。当前,     

1.5~1.7微米汽相外延InGaAsP/InP连续激光器

用汽相外延和分子束外延法制作的1.67微米脉冲运转激光器已有报导。用液相外延制作的、能在室温连续运转的1.5~1.7微米激光器也已经实现。但是，当波长大于1.5微米时,In和Ρ的溶液有回融InGaAsP层的倾向。为避免回融，一般须采用非常的生长技术，如使用“抗回融层”,或采用很低的生长温度。本文的目的是报导用通常的金属氯化物-氢化物汽相外延制备的1.5~1.7微米InGaAsP/InP激光器在室温下的连续运转。除了稍微改变一下气流之外，在器件制造过程中没有釆用任何其他的特殊技术。     

制作红外探测器阵列的一种新方法——在蓝宝石衬底上外延HgCdTe

利用体晶 CdTe 衬底外延 HgCdTe 有某些局限性,例如晶片大小、易碎性及均匀性,都对外延生长 HgCdTe 有影响,因此研制出一种 CdTe 的代用衬底。本文就介绍这种 CdTe/蓝宝石混合衬底的合成方法及其某些特性,并介绍在这种衬底上液相外延(LPE)生长 HgCdTe 薄膜和器件的特性。与用 CdTe 衬底生长 HgCd-Te 制作的器件相比,在 CdTe/蓝宝石上 LPE 生长的 HgCdTe 薄膜制作的器件,在低温中波红外(MWIR)焦平面上有极好的电学和光学性质,而且二极管间的 D也极为一致。二极管的电阻与面积乘积的典型值,在195K(截止波长λ_c=4.2μm)时为≥10Ωcm~2;在120K(λ_c=4.45μm)时为≥3×10~4Ωcm~2,在77K(λ_c=4.6μ-m)时为≥1×10~6Ωcm~2。不加增透膜其典型量子效率为60—80%。对1024元 MW-IR 混合焦平面阵列的探测度进行分析表明:即使在小量到中等光子背景(高的光子背景是10~(12)光子 cm~(-2)s~(-1)条件下,不合格元件的数量不到5%。