| 题名 | HgCdTe双层组分异质结技术及其性能评价 |
| 作者 | 焦翠灵 |
| 答辩日期 | 2008-05-26 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 魏彦锋 |
| 关键词 | Hgcdte 液相外延 双层组分异质结 化学染色法 红外透射光谱 X光衍射 双晶半峰宽 晶格失配 探测率 |
| 学位专业 | 凝聚态物理 |
| 英文摘要 | 在Hg1-xCdxTe焦平面器件的制备工艺中，表面漏电是影响器件性能的一个突出因素，而对于截止波长大于10μm的长波器件，表面（界面）漏电问题更为突出。目前主要是通过钝化技术来抑制器件表面漏电流，改进钝化技术则可以从器件和材料两方面进行努力。本论文的研究目的，便是从材料方面出发，通过原位生长组分异质结的方式，来抑制长波器件的表面漏电，提高长波焦平面器件的整体性能。论文首先采用富Te水平推舟工艺，生长了Hg1-xCdxTe双层异质液相外延薄膜，对所采用的生长系统以及生长过程进行了简要介绍，并对生长后的外延薄膜进行了综合表征。采用化学染色法和母液化学配比推算的方法，结合傅立叶变换红外透射光谱仪的测试结果，确定了双层组分异质材料每层外延层的厚度和组分。采用X射线双晶衍射技术，测定了中波层，长波层以及衬底的双晶半峰宽（FWHM），并计算了中波层/长波层、长波层/衬底之间的晶格失配度，以样品LPEL253为例，测试结果显示：长波层与衬底之间的晶格失配度为7.99×10-5，长波层的双晶半峰宽（FWHM）为34.56弧秒；中波覆盖层与长波层的晶格失配增大到了3.04×10-4，相应的中波层的双晶半峰宽（FWHM）展宽到了48.96弧秒，双晶半峰宽（FWHM）与晶格失配度之间具有明显的对应关系。对所生长材料进行EPD实验的结果显示：中波层EPD处于~105㎝-2的量级，而长波层EPD则处于~104㎝-2的量级，即中波层腐蚀坑密度要高于长波层腐蚀坑密度，这与X光衍射测试的结果恰好一致，即随着长波层到中波层失配度的增大，双晶半峰宽（FWHM）逐渐展宽，同时腐蚀坑密度（EPD）也相应地增大。其次，结合SEM扫描能谱分析结果和以往文献中所报道的组分分布模型，建立了一个新的纵向组分分布模型。采用多层模型和膜系传递矩阵理论，对理论计算结果与实验测量结果进行了数值拟合，结果显示：理论计算与实验结果吻合的很好，说明了该组分模型的正确性和可行性；采用剥层霍尔的方法，对材料的电学参数进行了测量，结果显示：双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高，原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化的作用。论文最后，研究了单层液相外延薄膜与衬底之间的晶格失配度、X光衍射貌相以及红外焦平面器件探测率三者之间的关系，对于HgCdTe外延层的X光衍射貌相我们将其分为四类，分别是ⅠCrosshatch貌相、Ⅱ混和貌相、III均匀背景貌相、IV Mosaic貌相。研究结果显示：红外焦平面器件的探测率对于材料的X光衍射貌相有一定的依赖关系，采用Crosshatch貌相和混合貌相所制备的红外焦平面器件，平均来说其探测率（D*）较高。研究结果还显示：材料的X光衍射貌相与HgCdTe外延层和CdZnTe衬底之间的失配有明显的对应关系，当外延层与衬底的晶格失配度为~0.03%时，外延层会呈现明显的Crosshatch貌相，而当失配度减小时，会逐渐呈现出混和貌相、均匀背景貌相，直至失配度为负值时出现Mosaic貌相。因此，对于特定截止波长的HgCdTe焦平面器件，可以通过控制HgCdTe/CdZnTe之间的失配，生长出符合我们要求的貌相的碲镉汞外延材料，从而来提高焦平面器件的性能。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-08-22 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4886]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 焦翠灵. HgCdTe双层组分异质结技术及其性能评价[D]. 中国科学院研究生院. 2008. |
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