脉冲电沉积制备InSb/Sb超晶格纳米线阵列

采用脉冲电沉积技术在氧化铝模板中制备得到直径60 nm的InSb/Sb超晶格纳米线阵列,并运用扫描电镜、透射电镜和电子能谱仪对其形貌与结构进行了表征与测试。高度有序的InSb/Sb超晶格纳米线长度约为40μm,其长径比超过600。实验中,通过改变沉积电压与时间达到了对超晶格纳米线组分与结构的控制,纳米线阵列中In与Sb的原子质量比接近于1/2,在每个周期中,InSb的厚度为12 nm,Sb的厚度为20 nm。超晶格纳米线生长过程的研究表明:温度、电压等工艺参数对超晶格纳米线的生长有着重要影响,在沉积过程中,Sb的沉积速率要大于InSb的沉积速率。

中波InAs/GaSb超晶格红外焦平面探测器

由分子束外延生长的GaSb基的InAs/GaSb超晶格材料具有良好的均匀性,其在制作红外焦平面探测器方面有独特的优势。分别采用生长中断和表面迁移率增强的分子束外延法在GaSb衬底上生长了中波段InAs/GaSb超晶格红外探测器材料,对比表明对于中波超晶格材料,生长中断法优于表面迁移率增强法。利用标准工艺制作了中波红外PIN单元探测器,并制备了320×256的焦平面探测器芯片。

兼容集成中的新型材料系探索与特殊超晶格结构研究年度报告

含边缘元素的III-V族光电子合金材料是近些年逐渐兴起的一种新型材料系,开展相关研究的国家较少,这些合金的基本特性、合成以及器件应用等方面还存在很多未知,亟需推动。为此,该研究在含边缘元素的III-V族光电子材料的理论计算、合成实验与特性表征方面系统地开展基础创新研究。在理论研究方面,我们利用第一性原理重点计算了GaN1-xBix和InP1-xBix三元合金的电子结构与光学特性等,预测了Bi元素并入对合金物理性质的影响。在III-V族含硼材料的合成与特性表征方面,利用低压金属有机化学气相沉积技术,在GaAs上生长出了BGaAsB四元合金与BGaAsSb/GaAs MQW,明确了B并入对于Sb并入以及Ga As Sb/Ga As MQW光致发光特性的影响。基于InAs/GaSb二类超晶格实现短波、甚长波及窄带长波/甚长波双色红外探测器的研究,生长的材料具有极高的材料质量.短波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为2.56μm,峰值探测率为1.3×1011cm·Hz1/2·W^(-1);中波探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为4.3μm,峰值探测率为2.4×1011 cm·Hz1/2·W^(-1);甚长波红外探测器单管器件在77 K条件下50%截止波长为14.5μm,量子效率为14%,热噪声限制的探测率为4.3×109 cm·Hz1/2 W^(-1).研究了分子束外延生长的中波、长波、甚长波波段的InAs/GaSb二类超晶格吸收层材料在77K和室温条件先非有意掺杂浓度、迁移率、导电率特性。发现随着温度的升高,分子束外延生长的中波、长波、甚长波红外吸收区材料都出现了导电类型由p型向n型的转变,其中中波、长波、甚长波样品的转变温度分别为210、140和85 K,相应的电子激活能为106、71和32 meV。