MOCVD外延Hg_(1-x)Cd_xTe/Cd_(1-y)Zn_yTe薄膜的光致发光

利用Raman显微镜系统对两块用MOCVD方法在Cd0 96Zn0 0 4 Te衬底上生长的Hg0 8Cd0 2 Te外延薄膜样品在光谱范围 5 0～ 5 0 0 0cm-1进行了测量 ,在其中的一块样品上首次发现了 1 4 3eV至 1 93eV范围内出现的具有周期结构的光致发光峰 ,该发光峰对应的能带中心位于Hg0 8Cd0 2 Te外延层导带底上方 1 73eV ,在另外一块外延薄膜样品中仅观察到四个Raman散射峰 ,没有周期结构的发光峰。为了分析上述光致发光的起因 ,对两块样品进行了X射线的双晶回摆曲线样品结构分析 ,得出样品在 1 4 3eV至 1 93eV范围的光致发光峰是由于改进MOCVD生长工艺提高了样品的结构质量所致 ,通过分析指出该光致发光峰是来源于Hg0 8Cd0 2 Te外延层中的阴性离子空位的共振能级。

变温循环热处理对液相外延Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜材料晶体质量的影响

采用X射线衍射双晶回摆曲线半峰宽(FWHM)、反射式X射线形貌相和腐蚀坑密度(EPD)技术对开管变温热处理前后的液相外延(LPE)Hg1-xCdxTe薄膜材料晶体质量进行了研究。变温循环热处理能有效减小液相外延Hg1-xCdxTe薄膜材料的FWHM、释放材料中的应力、减少材料的腐蚀坑密度,说明变温循环热处理是一种简单而有效的改善Hg1-xCdxTe薄膜材料晶体质量的方法。

采用ZnCdTe衬底的MBE Hg_(1-x)Cd_xTe位错密度研究

报道了用MBE的方法 ,在ZnCdTe衬底上制备Hg1-xCdxTe薄膜的位错密度的研究结果 .研究发现Hg1-xCdxTe材料的位错密度与ZnCdTe衬底的表面晶体损伤、Hg1-xCdxTe生长条件以及材料组分密切相关 .通过衬底制备以及生长条件的优化 ,在ZnCdTe衬底上生长的长波Hg1-xCdxTe材料EPD平均值达到 4.2× 10 5cm-2 ,标准差为 3.5× 10 5cm-2 ,接近ZnCdTe衬底的位错极限 .可重复性良好 ,材料位错合格率为 73.7% 。

Hg_(1-x)Cd_xTe晶体生长及太赫兹性能研究

利用移动加热区方法(THM)生长了不同Cd组分的Hg1-xCdxTe晶体,通过傅立叶光谱仪和太赫兹时域光谱系统,研究了不同Cd组分Hg1-xCdxTe晶体在红外波段和太赫兹波段的透射光谱.当Cd组分小于0.279时,Hg1-xCdxTe材料在0.2～1.5 THz波段透过率接近0.在0.9 THz附近观察到Hg1-xCdxTe晶体的TA声子振动模式.利用德鲁德(Drude)模型对实验值进行拟合,得出组分x=0.388和0.326的Hg1-xCdxTe晶体的载流子浓度,与测得的实验值较为吻合.

激光对PV型Hg_(1-x)Cd_xTe探测器的损伤效应

研究了较大功率激光辐照对 PV 型 Hg_(1-x)Cd_xTe 探测器的损伤效应.测量了损伤前后探测器的饱和信号输出,得出了 pn 结退化造成其性能下降的结论.根据 pn 结的并联电阻模型解释了损伤后探测器对背景辐射的响应率下降现象以及损伤前后激光辐照下饱和开路电压几乎相等的现象.研究了其 pn 结退化造成的探测器响应率、探测率等性能参数的变化,以及由于 Hg 原子的逃逸和扩散给器件性能带来的影响.

Hg_(1-x)Cd_xTe材料中的Te离子空位共振能级

利用拉曼显微镜在室温下对金属有机化合物气相外延 (MOVPE)和液相外延 (LPE)方法生长的Hg1-xCdxTe薄膜材料以及用加速坩埚旋转布里奇曼 (ACRT Bridgman)和Te溶剂方法生长的Hg1-xCdxTe体材料进行了系统研究 .在上述 4种方法生长的材料的显微拉曼光谱中 ,均发现在导带底上方且远高于材料导带底对应能级的显微荧光发光峰 .通过详细比较可以判定 ,高于导带底约 1.5eV的显微荧光起源于Hg1-xCdxTe材料中的Te离子空位与材料导带底的共振能级发光 ,从而确定在碲镉汞材料中存在一个稳定的Te离子空位共振能级 .

Hg_(1-x)Cd_xTe的过热电子效应

研究了组分x=0.18～0.50的N-Hg_(1-x)Cd_xTe样品在0.3～4.2K低温区和0～7T磁场强度下的过热电子效应,结果表明过热电子效应强烈依赖于样品的组份、电学参数以及材料的晶体质量。

分子束外延生长Hg1-_xCd_xTe材料原位退火研究

对分子束外延(MBE)生长了Hg1-xCdxTe薄膜材料进行原位退火研究。显微镜观察可知,原位退火可以得到光滑的材料表面,并可以降低材料的腐蚀坑密度(EPD)。霍尔测试结果表明,通过调整退火温度和汞束流可以明显地改善Hg1-xCdxTe材料的电学性能。研究表明Hg1-xCdxTe材料的原位退火技术在改善材料的微观结构和电学性能方面有着重要的意义。

Hg_(1-X)Cd_xTe液相外延层室温红外透射谱分析

首次系统、深入地探讨了Ｈｇ（１－Ｘ）ＣｄｘＴｅ液相外延层的界面结构、组分分布对其室温红外透射谱诸项和吸收边的影响，详细分析了“假生长”的特征、形成机理及严重危害。

Hg_(1-x)Cd_xTe光电二极管反向漏电机制分析

分析了可能导致Hg_(1-x)Cd_xTe P-N结反向软击穿的若干漏电机制。位于结区中的深能级和沉淀及混晶材料中的组份涨落和杂质浓度涨落等都可能产生过量隧道电流。用一些理论模型对实验数据进行了拟合和比较。对于我们的离子注入N^+-P结,P型材料的高补偿度可能是导致漏电的主要原因。

表面累积层对N型Hg_(1-x)Cd_xTe输运特性及复合特性的影响

通过测量经紫外辐照的样品的磁输运特性和复合特性,研究N^+表面累积层对钝化N-Hg_(0.78)Cd_(0.22)Te的影响。紫外辐射使N^+表面层减少,从而使样品的电阻增大,这一现象与钝化氧化层俘获电子有关。观察到紫外辐照可使样品的载流子寿命减小约90%。假设紫外辐射降低了由N^+表面层引起的内建电势,可解释较快的电子-空穴复合速率。被激发成准平带或弱耗尽状态的晶体的电子-空穴复合时间常数较小。N-Hg_(1-x)Cd_xTe表面层状态确定了光电导器件的最终设计。

碲锌镉衬底晶面极性对水平液相外延碲镉汞薄膜的影响

研究了碲锌镉衬底(111)晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,(111)A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规(111)B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用(111)A面、(111)B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为(50±2)°和(30±2)°,结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜(111)A面存在更大的表面张力;观察并讨论了(111)A面碲镉汞与(111)B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别;实验获得的(111)A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了(111)晶面选择对母液残留的影响,研究结果表明,采用(111)A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长,能够在不降低晶体质量的情况下,大幅减小薄膜表面母液残留。

在220K温度下工作的高性能二维中波红外Hg_(1-x)Cd_xTe列阵

基于用金属有机汽相外延工艺生长的Hg1-xCdxTe的红外探测器可以设计成具有很小的暗电流，即使当它们在200K以上温度下工作时，也是这样．这些小暗电流与用f／2在200K温度下获得的背景限性能是一致的．然而，实际上这种探测器具有较高的1／f噪声。

电光与红外系统：技术及应用(SPIE Vol．5612)

一、探测器技术 1.集成焦平面列阵技术在激光微小卫星网络中的使用（Shlomi Arnon） 2．基于用分子束外延方法生长的多层结构的小间距Hg1-xCdxTe光导体的性能（Galina V．Chekanova等） 3．结构紧凑的新型中波和长波凝视探测器（Alain Manissadjian等）

HgCdTe电子雪崩光电二极管

用短波红外至长波红外HgCdTe制作的电子注入雪崩光电二极管所呈现的增益和过量噪声特性表现出一种单个致电离载流子的增益过程。结果形成一种具有"理想"特性的电子雪崩光电二极管,这些理想特性包括几乎无噪声的增益。本文报导在研制长波、中波和短波截止红外Hg_(1-x)Cd_xTe电子雪崩光电二极管方面所取得的成果。这些器件采用p围绕n、正面照射和n+/n-/p的圆柱形几何结构,这样的几何结构便于电子注入增益区。这些器件具有一种均匀的指数式增益电压特征,这与k=α_n/α_e为零的空穴与电子电离系数比是一致的。在中波红外电子雪崩光电二极管中已测得大于1000的增益,而且没有任何雪崩击穿的迹象。在中波红外和短波红外电子雪崩光电二极管上测得的过量噪声结果表明,在高增益处有一个与增益无关的过量噪声系数,其极限值小于2。在77K温度处,截止波长为4.3μm的器件在增益为1000以上时呈现出接近1的过量噪声系数。在室温下,短波红外电子雪崩光电二极管仍与k=0效果保持一致,其过量噪声系数与增益无关,接近小于2的极限值。k=0效果可用HgCdTe的能带结构来解释。基于HgCdTe能带结构的蒙特卡罗模型和HgCdTe的散射模型预计了测得的增益和过量噪声特性。当一个中波红外雪崩光电二极管的工作温度为77K时,在10ns脉冲信号的964增益处测得的7.5光子的噪声等效输入说明了HgCdTe电子雪崩光电二极管的性能。

Hg_(1-x)Cd_xTe分子束外延薄膜晶格参数与组分关系的研究

高分辨率x射线衍射技术被应用于Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜晶格参数的测量及其晶格应变状态的研究,研究发现Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜内既存在正应变也存在剪切应变.通过应用晶体弹性理论,对Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜的应变状态进行了定量的分析与计算,获得了Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜在完全弛豫状态下的晶格参数,从而得到了Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜晶格参数与组分的关系,该关系符合Vegard’s定律,而不是早期研究所给出的Higgins公式.研究还发现,根据对称衍射测量所得到的(224)晶面间距,可直接计算出Hg1-xCdxTe分子束外延薄膜晶格参数,并用Vegard’s定律确定组分的方法,可作为估算Hg1-xCdxTe分子束外延材料组分的常规技术,其组分的测量误差在0·01左右.

金掺杂碲镉汞外延材料生长及拉曼光谱研究

采用气相外延技术生长金掺杂的Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过高低温退火工艺有效控制p型Hg1-xCdxTe材料的电学参数,利用傅里叶光谱仪、金相显微镜以及拉曼光谱技术对薄膜材料进行表征。通过常规光伏器件的制作工艺,利用金掺杂材料初步研制了短波器件,器件性能较好黑体DλP*可达4.67E+11/(cmHz1/2W-1)。

Au掺杂碲镉汞气相外延生长及电学性能

采用气相外延技术生长Au掺杂的Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜材料,利用范德堡法对薄膜材料进行电学性能表征.通过变温霍尔测量,分析了常规Au掺杂p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化,利用二次离子质谱(SIMS)分析薄膜中Au的纵向分布趋势.讨论了三种反常p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化.通过变磁场霍尔测量,分析了具有反型层Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜的迁移率谱,证实了由于表面电子、体电子以及体空穴混合导电造成的反常霍尔性能.

Hg_(1-x)Cd_xTe/Cd_(1-z)Zn_zTe的X射线反射率及半峰全宽的动力学研究

X射线衍射摇摆曲线的计算机模拟是一种获得材料晶体质量参量的有效方法,其中材料本征摇摆曲线的计算是计算机模拟的基础。用X射线动力学理论计算了Hg1-xCdxTe和Cd1-zZnzTe本征反射率曲线,并研究了组分、膜厚分别对本征反射率和半峰全宽的影响。结果表明Hg1-xCdTe和Cd1-zZnzTe的本征反射率和半峰全宽与材料组分和厚度有明显的依赖关系,且该依赖关系取决于X射线在材料中的散射和吸收的相对强弱。薄膜的厚度也是直接影响本征摇摆曲线峰形、半峰全宽和反射率的重要因素,当薄膜厚度小于穿透深度时,表征本征反射率曲线的各个参量均与薄膜厚度有直接的关系。对于(333)衍射面,碲镉汞材料厚度大于7μm后,本征反射率和半峰全宽将不再发生明显变化。

CdZnTe衬底对碲镉汞气相外延表面形貌的影响

利用气相外延技术在Cd Zn Te衬底上生长Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过在不同晶向、不同极性、不同晶向偏离角度Cd Zn Te衬底上的外延结果发现,Cd Zn Te衬底对外延形貌的影响非常大。(111)面衬底上外延形貌明显优于(211)面衬底的外延形貌。对于同是<111>Cd Zn Te晶向的衬底,(111)Cd面Cd Zn Te衬底上的外延形貌明显优于(111)Te面。对于(111)Cd面Cd Zn Te衬底,当晶向偏离角度不同时,其外延形貌也有差异,晶向偏离角越小表面形貌越好。