GaSb基的InAs/GaSbⅡ类超晶格背景载流子浓度的测量

高质量的InAs/GaSbⅡ类超晶格(SLs)材料生长在晶格匹配的GaSb衬底上,由于GaSb衬底具有良好的导电性,传统的霍尔测量难以直接得到外延超晶格材料的载流子浓度等电学参数,所以,如何准确地获得InAs/GaSb超晶格外延材料中的载流子浓度成为了研究人员关注的焦点之一。主要介绍了InAs/GaSbⅡ类超晶格背景载流子浓度测量的四种典型的方法:低温霍尔技术;变磁场霍尔技术以及迁移率谱拟合;衬底去除技术;电容-电压技术。并给出了各种方法的基本原理,评价了每种方法的优缺点。

组份变化的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构对其X射线衍射及发光性质的影响

通过二元系和三元系结构参数计算四元系量子阱结构的晶格常数、禁带宽度等,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb结构的MBE生长参数及工艺,利用X射线双晶衍射和PL谱研究了InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构特性和光学特性。X射线双晶衍射谱中出现了8条卫星峰,表明制备的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构具有良好的结晶质量。利用光致发光光谱方法对制备的样品的光学性质进行了表征,结果表明,不同组份的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱的发光峰波长随组份的变化在1.6～2.28μm范围内可调,样品PL谱的半峰宽最窄可达22 meV。

InAsSb材料的LP-MOCVD生长

采用低压金属有机物化学气相沉积(LP-MOCVD)设备,在(100)面GaSb单晶衬底上生长了高质量的InAsSb材料。分析了InAs/GaSb超晶格红外材料在不同生长条件下的生长质量,对器件材料结构进行了表征,并进行了理论分析和优化生长。采用X射线双晶衍射原子力显微镜对其外延薄膜的单晶质量进行分析,得到外延层与衬底材料的晶格失配仅为-0.43%。通过调节过渡层材料来减小界面处的应变,提高材料的生长质量,利用光致发光谱对材料做了检测分析。给出了InAsSb材料的LP-MOCVD生长的参数分析和测量分析,为以后生长和分析InAsSb材料提供了很好的基础。

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。