碲镉汞As掺杂技术研究

对于MBE原位掺杂，HgCdTe的N型掺杂比较容易，而P型掺杂相对来说难度比较大。作为掺杂杂质的As表现出两性掺杂行为，在富Te的条件下生长，As有很大的几率进入到阳离子位置处。而As必须进入Te位才能参与导电，表现为P型。因此，采取了多种方法，现已获得10^16-10^18坤cm^-3掺杂水平的P型材料。在成功实现As的掺杂后，研究人员对激活退火做了一些研究。研究发现，需要在汞压下经过高温退火，As原子才能占据Te位成为受主杂质。对As在碲镉汞中的扩散系数也进行了研究。

高取向As掺杂ZnO纳米线阵列的制备与表征

在不采用任何金属催化剂的条件下,运用化学气相沉积法,在Si(100)衬底上制备出高取向的As掺杂ZnO纳米线阵列。样品的X射线衍射(XRD)谱显示获得了单一取向的衍射峰,表明样品具有较好的结晶质量。场发射扫描电镜(FE-SEM)观察表明,As掺杂ZnO纳米线阵列具有均一的直径和长度,其顶部和根部直径分别为70 nm和100 nm,长度约为1.5μm。此外,在能量色散谱(EDS)中观测到了As元素的存在。在低温(11 K)光致发光谱中还观测到了与As掺杂相关的中性受主束缚激子发光(A0X),证实As元素作为受主掺杂进入ZnO晶格。As掺杂ZnO纳米线的成功制备为ZnO基纳米光电器件的实现提供了一种可行的p型掺杂方法。

原位As掺杂p型碲镉汞薄膜的制备研究

非本征p型掺杂碲镉汞材料可以有效克服少子寿命偏低等问题,提高长波和甚长波红外焦平面器件的性能。本文重点阐述了As掺杂实现p型掺杂的基础性原理,以及其制备方法,为p-on-n碲镉汞材料器件研究提供依据。

As掺杂对Bi2Te3热电性质的影响

利用垂直布里兹曼法制备As掺杂量分别为0、0.1、0.15、0.2、0.25及0.5的Bi2Te3晶体;利用四点探针测试仪、赛贝克系数分析系统及热导系数测试仪等分析As掺杂对Bi2Te3热电特性的影响。结果表明,在250 K以下,样品呈金属特性,且掺As后其电阻率会增大,同时固溶化处理也会增加其电阻率。掺As后样品均为电子型传导,As掺杂量为0.1时其赛贝克系数较大;As掺杂可降低样品的热导率,As掺杂量为0、0.1及0.2时样品的热导率随温度的升高先减小后增大,而As掺杂量为0.15、0.25及0.5时样品的热导率随温度的升高而增大。掺As后样品ZT值无法比之前研究所得ZT值数值大。

MBE生长HgCdTe材料的As掺杂退火的研究

1 引言 近年来,随着碲镉汞(HgCdTe或MCT)红外焦平面(IRFPA)技术的快速发展,器件对材料的电学性质、面积和均匀性等参数的要求迅速提高.

As掺杂碲镉汞富碲液相外延材料特性的研究

对富碲液相外延As掺杂碲镉汞(HgCdTe)材料的研究发现,其电学性能存在着不稳定性,材料霍尔参数的实验数据与均匀材料的理论计算结果也不能很好的吻合.通过采用剥层变温霍尔测量和二次离子质谱(SIMS)测试对材料纵向均匀性进行检测的结果显示,外延材料中的As在高温富汞激活退火过程中具有向材料表面扩散的效应,导致在表面形成了高于主体层浓度1～2个量级的高浓度表面层,并导致了AsTe受主的浓度在HgCdTe薄膜中呈非均匀分布.考虑这一效应并采用双层模型的霍尔参数计算方法后,As掺杂HgCdTe液相外延材料的电学行为得到了较好的解释,并较为准确地获得了退火后材料表面层与主体层的受主浓度及受主能级等电学参数.

As掺杂浓度对FeS_2电子结构及光学性质的影响

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势法,对不同As掺杂浓度FeS_2的几何结构、电子结构和光学性质进行计算和讨论。采用2×2×2(Fe_(32)S_(63)As),2×2×1(Fe_(16)S_(31)As)和2×1×1(Fe_8S_(15)As)的超晶胞模型,用1个As原子取代1个S原子,使掺杂浓度分别为1.93%、3.82%和7.48%(质量分数),然后进行3种掺杂体系的计算,并将其与理想体系进行对比。几何结构与电子结构的计算结果表明:As掺杂使得FeS_2的晶格常数和晶胞体积增大,导带部分下移,禁带宽度减小,并且在-10.4^-9.5 e V的浅部价带产生了由As的p态贡献的杂质能级。光学性质计算结果表明,掺杂后Fe(S_(1-x)As_x)_2的静态介电常数、折射率和光电导率在一定范围内均随着掺杂量的增大而明显增大,说明As掺杂显著增强了FeS_2对光的吸收以及光电转换效率。

激活退火对As掺杂型HgCdTe材料的影响

研究了激活退火热处理过程对As掺杂碲镉汞外延材料组分的影响,实验包括不同的热处理条件以及不同厚度外延材料,并用红外透射光谱测量了退火前后材料组分的变化。实验结果表明,在相同温度和相同时间的热处理条件下,外延层的厚度越厚,热处理对材料组分的影响越小;在相同温度不同时间的热处理过程中,随着时间增加,材料的组分变化也随之增加,并且,外延层越厚,组分的变化量也越小。

碲镉汞材料中Hg空位、Au、As掺杂的研究进展

碲镉汞材料是制造红外探测器的基础,高性能红外探测器对碲镉汞材料的要求越来越高。为了提升器件性能,必须提高碲镉汞材料的电学性能。而掺杂是一个很好的选择。碲镉汞材料掺杂可以分为n型和p型两种。对于n型掺杂来说,In是一种理想的掺杂剂,其掺杂研究目前已比较成熟。相对而言,p型掺杂研究还不是那么深入。Hg空位、Au、As掺杂均为碲镉汞材料中常见的p型掺杂手段。通过分析和总结近些年的部分相关文献,介绍了碲镉汞材料中Hg空位、Au、As掺杂的研究进展。

分子束外延锗基碲镉汞薄膜原位砷掺杂研究

报道了基于Ge衬底分子束外延碲镉汞原位As掺杂材料的研究结果,进行了As掺杂碲镉汞薄膜生长的温度控制研究;分析了As束流对材料晶体质量的影响,结合SIMS测试技术得到了As杂质掺杂浓度与束源炉加热温度的关系;并利用傅里叶红外光谱仪、X射线双晶衍射、EPD检测等手段对晶体质量进行了分析表征,结果显示利用MBE方法可以生长出晶体质量良好、缺陷密度低的碲镉汞薄膜;进一步研究了As杂质的激活退火工艺及不同退火条件对材料电学参数的影响。

分子束外延碲镉汞薄膜的砷掺杂技术

Ⅴ族元素As在碲镉汞中具有较小的扩散系数,在非本征p型掺杂中得到广泛应用,在p-on-n型高性能探测器及双色或多色探测器应用方面优势明显。对分子束外延掺As碲镉汞薄膜的几种生长技术的基本原理进行了简单介绍,并对各方法存在的优缺点进行了对比分析;同时对As杂质在碲镉汞材料中的掺杂形态、杂质激活退火工艺及杂质激活率等进行了总结分析。对MBE As掺杂在第三代多层膜结构器件的应用方面提出了建议。

MOCVD法制备的p-ZnO/n-SiC异质结器件及其电致发光性能

采用光辅助金属有机化学汽相沉积(PA-MOCVD)法在n-SiC(6H)衬底上制备出As掺杂的p型ZnO薄膜,并制备出相应的p-ZnO∶As/n-SiC异质结器件。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)测试表明,ZnO薄膜具有较好的结构和光学特性。电流-电压(I-V)测试结果表明,该型异质结器件具有良好的整流特性,开启电压为5.0 V,反向击穿电压约为-13 V。正向偏压下,器件的电致发光(EL)谱表现出两个分别位于紫外和可见光区域的发光峰,通过和ZnO、SiC的PL谱对照,证实异质结器件的发光峰来源于ZnO侧的辐射复合。

分子束外延P型Hg_(1-x)Cd_xTe少子寿命的研究

本文利用μ-PCD载流子寿命测量系统,对采用MBE方法生长的Hg空位型中波HgCdTe P型材料和原位As掺杂激活中波P型材料的少子寿命进行了测量,并对材料的少子寿命与温度、载流子浓度的依赖关系进行了研究。结果发现,Hg空位型HgCdTe材料,在非本征区范围内,SRH再结合机制起主要作用;在本征区域,Auger再结合和Radiative再结合机制起主要作用。通过拟和得到,低温下作为SRH再结合中心的汞空位能级位置在离价带顶30meV处,有着类受主的性质,起库仑吸引作用,限制了材料的少子寿命。As掺杂P型材料的少子寿命与同载流子浓度Hg空位为主的P型材料少子寿命相比,大了一个数量级。这就决定了As掺杂P型材料制成的红外探测器件比Hg空位P型材料的探测率高,因此这种材料更适合做多色红外焦平面列阵探测器。

高工作温度p-on-n中波碲镉汞红外焦平面器件研究

As注入掺杂的p-on-n结构碲镉汞红外探测器件具有少子寿命长、暗电流低、R0A值高等优点,是高温器件研究的重要技术路线之一。针对阵列规模640×512、像元中心距15μm的As掺杂工艺制备的p-on-n中波碲镉汞焦平面器件,测试了不同工作温度下的性能和暗电流。研究结果表明,在80K工作温度下,器件响应表现出高响应均匀性,有效像元率达99.98%;随着工作温度升高,器件盲元增多,当工作温度为150K和180K时,有效像元率降低至99.92%和99.32%。由于对器件扩散电流更好的抑制,器件在160~200K温度范围内的暗电流低于Rule-07。并且当工作温度在150~180K时(300K的背景下),器件具有较好的信噪比,极大程度地体现了高温工作的可行性。

(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_(1-x)As_x的电输运和红外光学特性研究

采用熔融法制备了(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_(1-x)As_x合金,用X射线衍射和电子能谱仪进行物相和组份表征,随As掺杂量的增加,晶胞体积收缩,名义掺杂浓度低于8%的样品没有出现杂相。在温度T=100 K以下,母体Bi0.85Sb0.15的直流电阻温度关系呈现半导体特性,而(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_(0.95)As_(0.05)在12~300 K范围都显示金属性。从红外反射光谱可知,Bi_(0.85)Sb_(0.15)的等离子边在远红外区且随温度下降向低频移动,是窄带隙半导体的热激发行为。室温下(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_(0.95)As_(0.05)的自由电子等离子频率相比母体移动并不明显,但是散射率增大,在中红外600~2000 cm-1区间光电导谱比Bi0.85Sb0.15高,经分析可知是源于带尾态的出现。综合对电输运和红外光谱的分析可知,(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_(0.95)As_(0.05)的费米能级应处于扩展态区,而并非定域态。