论文部分内容阅读
InAs/GaSbⅡ型超晶格(superlattices，SLs)被认为是最有潜质应用于8～14μm长远波段红外探测的材料。材料物理性质和器件性能的优劣很大程度上取决于界面层的结构和成分，因此外延生长异质薄膜材料所形成的界面层一直是研究的重点。分子束外延(MBE)能够实现界面厚度原子量级浮动和化学成分突变的异质界面。 本论文工作是利用高分辨透射电子显微技术(HRTEM)及高分辨像几何相位分析(GPA)技术对分子束外延方法生长在(001)GaSb衬底上的InAs/GaSb(8ML/8 ML)和InAs/GaSb(8ML/6ML)两种Ⅱ型超晶格材料的界面进行深入的显微结构研究，利用有效的分析超晶格材料显微结构的研究手段，揭示其界面结构特征，为长远波段红外探测光电薄膜材料的性能优化奠定基础。 由于InAs/GaSb超晶格没有共用的原子，在界面处存在不同的原子排列方式，从而形成两种相应的界面结合类型，即:Ga-As型界面、In-Sb型界面。文中通过原子尺度测量面间距的方法确定了InAs/GaSb超晶格合金层界面的具体位置。同时，结果显示了两种超晶格材料以In-Sb型界面、Ga-As型界面交替出现的界面连接方式。 InAs的晶格常数小于GaSb，晶格失配度约△a/a=0.62％，实验获得的高分辨电镜像显示，界面两侧点阵之间完全匹配，没有发现失配位错，表明界面处主要是通过调节原子位置的方式来缓解晶格失配。晶格失配导致InAs层、GaSb层中分别产生拉伸应变和压缩应变，运用几何位相分析方法分析了超晶格应变分布。同时，由于超晶格材料在界面处以In-Sb型界面、Ga-As型界面交替出现的方式连接，晶格常数大小关系为:GaAs＜InAs＜GaSb＜InSb，在InAs/GaSb超晶格中Ga-As界面引起了更大的拉伸应变，而In-Sb界面则通过压缩应变进行补偿。应变分布分析显示在界面处出现了更大的应变值。运用高角环形暗场(HADDF)方法对界面附近成分分布进行了表征。 利用高分辨透射电镜对InAs/GaSb(8ML/8ML)Ⅱ型超晶格的解理面特征进行了细致的观察和表征，发现InAs/GaSbⅡ型超品格具有的锯齿形解理特征，依据实验观察和理论计算阐明了锯齿形解理的形成机理。