3 in长波Ⅱ类超晶格分子束外延工艺优化研究

为提升大面阵Ⅱ类超晶格红外探测器的性能、产量和材料质量,对3 in长波InAs/GaSbⅡ类超晶格分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)生长工艺优化进行了研究。结合反射式高能电子衍射(Reflection High-Energy Electron Diffraction,RHEED)条纹研究了不同的去氧化层温度和生长温度对3 in外延片质量的影响。使用光学显微镜、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)、表面颗粒检测仪、白光干涉仪、高分辨X射线衍射仪(High-Resolution X-Ray Diffractometer,HRXRD)以及X射线衍射谱模拟分别对外延片的表面形貌、均匀性和晶格质量进行了表征。优化后外延片1μm以上缺陷的密度为316cm^(-2),粗糙度为0.37 nm,总厚度偏差(Total Thickness Variation,TTV)为19.6μm,77 K下截止波长为9.98μm。在2 in长波Ⅱ类超晶格分子束外延生长工艺的基础上,研究了增大GaSb衬底尺寸后相应生长条件的变化情况。这对尺寸增大后Ⅲ-Ⅴ族分子束外延工艺条件的调整具有参考意义,也为锑基Ⅱ类超晶格红外探测器的面阵规模、质量和产能提升奠定了基础。