In0.53Ga0.47As/InP量子阱与体材料的1 MeV电子束辐照光致发光谱研究

为获得对In0.53Ga0.47As/In P材料在电子束辐照下的光致发光谱变化规律,开展了1 Me V电子束辐照试验,注量为5×1012—9×1014cm-2.样品选取量子阱材料和体材料,在辐照前后,进行了光致发光谱测试,得到了不同结构In0.53Ga0.47As/In P材料在1 Me V电子束辐照下的不同变化规律;对比分析了参数退化的物理机理.结果显示:试验样品的光致发光峰强度随着辐照剂量增大而显著退化.体材料最先出现快速退化,而五层量子阱在注量达到6×1014cm-2时,就已经退化至辐照前的9%.经分析认为原因有:1)电子束进入样品后,与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,致使产生的激子数量减少,光致发光强度降低;电子束辐照在材料中引入缺陷,增加了非辐射复合中心密度,导致载流子迁移率降低.2)量子阱的二维限制作用使载流子运动受限,从而能够降低载流子与非辐射复合中心的复合概率;敏感区域截面积相同条件下,体材料比量子阱材料辐射损伤更为严重.3)量子阱的层数越多,则异质结界面数越多,相应的产生的界面缺陷数量也随之增多,辐射损伤越严重.

X射线光电子能谱法研究In0.53Ga0.47As基Er2O3薄膜的能带排列

采用分子束外延(MBE)法在In0.53Ga0.47As衬底上沉积了金属Er薄膜,后经氧气退火得到Er2O3薄膜。台阶仪测得该Er2O3薄膜厚约10 nm。X射线光电子能谱(XPS)显示,采用此方法得到的Er2O3薄膜符合化学计量比。原子力显微镜测试结果显示,该薄膜表面平整。采用X射线光电子能谱同时测得Er 4d、In 3d和O1s的芯能级谱、Er2O3的价带谱以及O1s的能量损失谱,从而得到Er2O3的禁带宽度以及Er2O3与In0.53Ga0.47As衬底之间的价带偏移和导带偏移,数值分别为(5.95±0.30)eV、(-3.01±0.10)eV和(2.24±0.30)eV。通过X射线光电子能谱方法得到了Er2O3/In0.53Ga0.47As异质结的能带排列。从能带偏移的角度来看,上述研究结果表明,Er2O3是一种非常有应用前景的In0.53Ga0.47As基栅介质材料。

可见光拓展InP/InGaAs宽光谱红外探测器

由于标准InP/In0.53Ga0.47As短波红外探测器的响应波段为0.87~1.7μm,在高性能夜视中具有重要的应用。为了进一步利用夜天光在可见光区间的辐射能量,需要将InP/In0.53Ga0.47As短波探测器的光谱响应拓展到可见光,从而实现包含可见光和短波波段的宽光谱探测。通过特殊的材料设计和背减薄工艺,成功研制了可见光拓展的320×256 InP/InGaAs宽光谱红外探测器。采用增加滤光片的方法完成了器件在可见光、短波的成像演示,结果表明：目标在可见光、短波波段呈现出不同的特征信息,而不加滤光片的可见光拓展InP/InGaAs宽光谱红外探测器则探测到两个波段的信息,既包含目标的可见光信息同时也具有短波信息,从而实现了可见/短波双波段探测的效果,可显著提升对目标的探测能力。

生长温度对In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP的LPMOCVD生长影响

利用LPMOCVD技术在InP衬底生长了InxGa1-xAs材料 ,获得表面平整、光亮的In0 53 Ga0 47As外延层。研究了生长温度对InxGa1-xAs外延层组分、表面形貌、结晶质量、电学性质的影响。随着生长温度的升高 ,为了保证铟在固相中组分不变 ,必须增加三甲基铟在气相中的比例。在生长温度较高时 ,外延层表面粗糙。生长温度在 6 30℃与 6 5 0℃之间 ,X射线双晶衍射曲线半高宽最窄 ,高于或低于这个温度区间 ,半高宽变宽。迁移率随着生长温度的升高而增加 ,在 6 30℃为最大值 ,然后随着生长温度的升高反而降低。生长温度降低使载流子浓度增大 ,在生长温度大于 6

平面型铟镓砷红外探测器八元线列的制备与性能分析

由于具有高探测率、高可靠性以及可室温工作等特点,InGaAs红外探测器在航天遥感领域具有重要的应用,而平面型的InGaAs红外探测器是国际主流的结构,但是国内这一方面的研究却刚刚起步,文中通过闭管锌扩散方式制备了平面型In0.53Ga0.47As红外探测器八元线列,测试了器件的伏安特性,得到器件的暗电流在零偏压下平均值为6.5pA,-500mV下为18.2pA,并且通过对器件信号、噪声以及响应光谱的测试得到器件的峰值响应率,其平均值为8.11×1011cm·Hz1/2·W-1,不均匀性为4.69%。通过器件的优值因子R0A计算了器件理论峰值响应率,结果表明:理论峰值响应率平均值高于测试值,且不均匀性较大。通过拟合器件的伏安曲线分析了器件峰值响应率与理论值的差别。

高量子效率InP/In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP红外光电阴极模拟

将In_(0.53)Ga_(0.47)As吸收层设计为多个薄层,通过不同浓度掺杂实现吸收层杂质指数分布,建立了InP/In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP红外光电阴极模型,在皮秒级响应时间的前提下模拟了吸收层厚度、掺杂浓度和阴极外置偏压对阴极内量子效率的影响,给出了光电子在吸收层和发射层的一维连续性方程和边界条件,计算了光电子克服激活层势垒发射到真空中的几率,进而获得阴极外量子效率随上述三个因素的变化规律,结果表明,吸收层掺杂浓度在10^(15)～10^(18)cm^(-3)范围内变化时,内量子效率变化很小;随着吸收层厚度在0.09～0.81μm内增大,内量子效率随之增大;随着外置偏压升高,内量子效率先增大后趋于平稳。文中给出一组既能获得高量子效率又能有快时间响应的阴极设计参数,理论上1.55μm入射光可以获得8.4%的外量子效率,此时响应时间为49 ps。

一种应用于太赫兹频段的平面In_(0.53)Ga_(0.47)As耿氏二极管

介绍了一种InP衬底上的平面In_(0.53)Ga_(0.47)As耿氏二极管的设计、制作和测试方法。为了提高器件的输出功率,使用Advanced Design System 2011仿真软件设计了50Ω共面波导馈电结构作为器件电极,减少测试功率损耗;同时在版图设计时加大了金属电极面积,改善器件的散热效果。测试结果表明,当所加电压为4.4 V时,沟道长度和宽度分别为2μm和120μm器件的基波振荡频率为168.3 GHz,输出功率为-5.21 dBm。这种高功率平面结构耿氏二极管在太赫兹频段具有巨大的应用潜力。

In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器的温度特性研究

In_(0.53)Ga_(0.47)As雪崩光电二极管单光子探测器(SPAD)的响应覆盖短波950~1700nm,具有体积小、灵敏度高等特点,在量子通信、激光测距、激光雷达等应用有广泛前景。工作温度是影响In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD性能的重要因素,温度越高暗计数率越大,导致器件的噪声也越大。研究器件温度特性是实现暗计数抑制的重要途径。建立了数学模型来提取器件光电性能参数,通过分析吸收层、倍增层中载流子对温度的影响,获得最优器件结构参数。最后,制作了光敏面直径达到70μm的In_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD芯片,并进行了封装测试。结果显示,70μmIn_(0.53)Ga_(0.47)AsSPAD在室温下的探测效率为14.2%,暗计数率为88.6kHz,噪声等效功率为3.82×10^(-16)W·Hz^(-1/2),仿真结果与测试结果的拟合曲线一致。

InGaAs焦平面探测器电串音性能的研究（英文）

串音与焦平面阵列(FPA)的灵敏度和分辨率密切相关.用模拟的方法定量地计算了In_(0.53) Ga_(0.47)As/InP探测器焦平面阵列的电串音随光波波长、入射方向和台面的刻蚀深度的变化情况.结果显示台面结构的器件的串音抑制性能比平面结构的要好.明显地发现短波长的光串音较小,正照射的串音比背照射要小,这是由材料吸收深度和异质结耗尽层宽度的影响造成的.另外,当台面的刻蚀深度穿透吸收层厚度时,其电串扰几乎完全被抑制.研究结果提出了相应的InGaAs FPA的低串音设计.

In_(0.53)Ga_(0.47)As/InP(001)薄膜表面重构的研究

通过扫描隧道显微镜(STM)以及反射式高能电子衍射(RHEED)对在不同As4等效束流压强(As4BEP)下生长的In0.53Ga0.47As薄膜表面重构进行研究。研究发现在两种As4BEP条件下,样品表面重构都以(4×3)/(n×3)为主,并存在c(6×4)、β2(2×4)以及α2(2×4)三种重构类型。和低As4BEP条件相比,高As4BEP条件下反射式高能电子衍射仪图像更加清晰,高分辨率的STM扫描图片也能够分辨出各种重构类型。对高分辨率的STM扫描图像进行进一步分析得到,随着As4BEP的升高,β2(2×4)重构类型明显减少,这是由于高As4BEP减少In偏析,从而抑制β2(2×4)重构的产生。

InAlAs/InGaAs/InAlAs量子阱高迁移率二维电子气系统中的反弱局域效应研究

研究了Si重δ掺杂In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As单量子阱内高迁移率二维电子气系统中的反弱局域效应.研究表明,强的Rashba自旋轨道相互作用来源于量子阱高的结构反演不对称.高迁移率系统中,粒子的运动基于弹道输运而非扩散输运.因此,旧的理论模型不能用于拟合实验结果.由于最新的模型在实际拟合中过于复杂,一种简单可行的近似用于处理实验结果,并获得了自旋分裂能Δ0和自旋轨道耦合常数α两个重要的物理参数.该结果与对纵向电阻的Shubnikov-deHaas—SdH振荡分析获得的结果一致.高迁移率系统中的反弱局域效应研究表明,发展有效的反弱局域理论模型,对于利用Rashba自旋轨道相互作用来设计自旋器件尤为重要.

In_(0.53)Ga_(0.47)As光电探测器量子效率的理论仿真分析

研究了材料参数对In0.53Ga0.47As光电探测器量子效率的影响。分析发现量子效率的变化主要取决于入射光的方向,P区与N区载流子浓度以及各区的表面复合速度和厚度。当光从P区入射时,P区载流子的表面复合速度、载流子浓度以及厚度对量子效率均产生极大的影响。N区材料参数对量子效率也有轻微的影响。在高载流子浓度范围内(n>1017cm-3),表面复合速度和厚度是主要影响因素。当光从N区入射时,载流子浓度n<1017cm-3时,N区表面复合速度为影响量子效率的主要因素;而当载流子浓度n>1016cm-3时,对量子效率产生影响的主要因素为材料厚度。