InSb晶片的显微拉曼研究

对热处理前后的InSb晶片进行了显微拉曼面扫描测试,开发了一种新的InSb晶片应力面分布表征方式。热处理前后InSb晶片的横向光学(Transverse Optical,TO)声子散射峰分别位于179.3 cm^(-1)和178.5 cm^(-1);纵向光学(Longitudinal Optical,LO)声子散射峰分别位于188.8 cm^(-1)和188.7 cm^(-1);特征峰的半峰宽分别为5.8 cm^(-1)和5.0 cm^(-1)。X射线双晶衍射曲线半峰宽值分别为12.10~20.04 arcsec和7.61~7.74 arcsec。用经热处理后的晶片制得的器件在80℃烘烤20天后,盲元增加量较小,整体数量较少。这表明热处理释放了晶片的残余应力,对后期抑制器件新增盲元存在有利影响,为新一代超高性能、超大面阵红外探测器的制备奠定了材料基础。

高质量5 in InSb单晶生长

锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础,InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计,采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明,5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm-2,双晶衍射峰的半峰宽为8.32 arcsec,晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数,晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面,表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。

InSb CRYSTAL GROWTH UNDER MICRO-GRAVITY CONDITION

I.INTRODUCTION In the past several years, people are interested in material processing in space. On August 5, 1987 material processing experiments, including directional solidification of InSb crystal, were carried out for the first time on the 'Recoverable Satellite' in China. In these experi-

InSb薄膜分子束外延技术研究

InSb材料由于其优异的光电性能,一直是军事领域重要的红外探测器材料。而高温工作是InSb发展的一个重要方向,开发分子束外延InSb材料是实现高温工作的基础。本文采用分子束外延工艺生长获得了高质量的InSb薄膜,通过金相显微镜、X射线双晶衍射仪、原子力显微镜、SEM和EDX等检测手段对InSb外延膜进行表面缺陷、晶体质量表征和分析,并采用标准的InSb器件工艺制备128×128焦平面探测器芯片进行材料的验证,结果表明该材料性能可以满足制备高性能器件的要求。

4英寸高质量InSb晶体生长研究

InSb晶体是制备中波红外探测器的重要材料。为了满足新一代超大规模阵列红外焦平面探测器的发展需求,开展了大尺寸InSb晶体的生长研究,解决了晶体生长的诸多关键技术,成功地生长出了直径为4 in的高质量InSb单晶,并加工出了高质量的4 in InSb抛光晶片。测试表明,直径大于120 mm的晶体长度超过100 mm,晶体位错密度小于100 cm^(-2),其电学参数均匀,载流子浓度、载流子迁移率均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求。这为新一代超大规模阵列红外焦平面探测器的发展奠定了良好的材料基础。

InSb纳米颗粒膜的拉曼光谱研究

用气体蒸发的方法在蓝宝石和ZnS基片上制备了InSb纳米颗粒膜样品。激光拉曼光谱的测量结果表明,在两种基片上InSb纳米晶样品的拉曼谱变化不大,说明InSb纳米颗粒的形成过程不因基片的不同而改变;同时还可以看到,InSb纳米颗粒膜的拉曼光谱特征峰与其体材料有显著不同,并且随着其颗粒尺寸的减小发生显著的蓝移。

InSb晶体生长固液界面控制技术研究

在固液界面控制方面,对Si等成熟半导体的研究较多,而对锑化铟(InSb)材料的研究极少。对InSb晶体等径段生长过程中晶体拉速、转速和坩埚转速对固液界面形状的影响进行了模拟分析以及实际的晶体生长实验。结果表明,这三个生长参数对固液界面形状的平稳控制具有一定的效果。获得了平稳固液界面控制方法,为后续生长更低位错密度、更均匀径向电学参数分布的InSb材料打下了基础。

掺碲InSb单晶的垂直温度梯度凝固生长法研究

本工作成功地建立一套垂直温度梯度凝固晶体生长设备，并在无氢气的气氛下生长了掺碲ＩｎＳｂ体单晶。通过霍尔效应、原子吸收谱和腐蚀等方法对掺碲ＩｎＳｂ晶体中的缺陷在宏观、微尺度上的分布进行分析。研究结果表明，在宏观尺度上碲杂质沿生长方向的分布与准静态生长的溶质分布接近，在微尺度上缺陷分布均匀，无观察到生长条纹。

〈211〉方向InSb单晶横截面的均匀性研究

借助于低温下标准样品的霍耳测量分析方法,测定了[111]晶向同[211]晶向(111)面上的杂质浓度分布,为制得径向上杂质浓度分布较均匀的材料指出了一条有效途径。

锑化铟晶体材料的发展及应用

锑化铟(InSb)晶体材料自发现伊始,基于其独特的物理化学性质和优良的工艺兼容性,成为了半导体材料领域研究的热点。近几十年来,由于其在红外探测领域的应用前景,更是深受国内外研究机构的广泛关注和重视,技术发展迅速。目前,InSb晶体材料作为制备高性能中波红外探测器的首选材料,应用前景和商业需求巨大,基于InSb晶体材料的红外探测器的快速发展更是大大提升了红外系统的性能,促进了红外技术在军民领域的广泛应用。本文主要介绍了InSb晶体材料的性质,梳理了国内外各公司及研究机构关于InSb晶体材料的研究进展,以及其在红外探测领域的应用情况,对其发展前景和趋势进行了展望。

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料。为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究。本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochralski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶。其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm^(-2)。试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm^(-2);同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求。

大尺寸锑化铟晶体生长等径技术研究

为了获得高质量的晶体,需要解决大尺寸锑化铟晶体生长过程中的精确等径控制问题。阐述了采用提拉法生长晶体时的直径控制原理及方法,分析了影响等径控制的温度与时滞因素,并采用计算机辅助控制方法解决了大尺寸锑化铟晶体生长过程中的精确等径控制问题。生长出的3in锑化铟晶体的生长条纹不明显,位错密度小于10个/cm^2。

（111）轴向锑化铟单晶冲击相变研究

利用气体炮加载方法研究了（Ⅲ）轴向锑化铟（ＩｎＳｂ）单晶的冲击相变以及剪力对冲击相变的影响。冲击加载应力为１．７５～３．８０ＧＰａ。实验得到，ＩｎＳｂ单晶相变的起始应力由静高压时的２．３ＧＰａ下降到１．７２７ＧＰａ，最大体积变化率为ΔＶ／Ｖ０＝１５．３１％，对应的最大剪力为０．６８１ＧＰａ，剪力水平为８３％左右，相变平均静水压力由静高压时的２．３ＧＰａ，下降到０．８２３ＧＰａ。研究表明。

较大直径、低位错锑化铟单晶的研制

本文简要介绍了用ＴＤＫ－３６单晶炉拉制的较大直径（φ＝２５ｍｍ）、低位错（＜１００ｃｍ￣（－２））的锑化铟单晶的理论和实践。通过对晶体生长室内温场，特别是内外坩埚尺寸的调整及对循环水流量的控制，成功地拉制出较大直径、低位错的锑化铟单晶。