【摘 要】
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高性能、高分辨率、低成本的非制冷焦平面红外探测器是第三代红外探测技术的发展方向。大量理论研究表明,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料具有较大的量子效率和响应率,较小的隧穿电流和俄歇复合,能带连续可调,调整超晶格的周期厚度,截止波长覆盖3～30μm探测范围,被认为是第三代红外探测器的优选材料。本课题主要以InAs/GaSb Ⅱ类超晶格模拟计算和材料研究为目标,对能带计算,材料制备,材料表征进行了研究
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高性能、高分辨率、低成本的非制冷焦平面红外探测器是第三代红外探测技术的发展方向。大量理论研究表明,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料具有较大的量子效率和响应率,较小的隧穿电流和俄歇复合,能带连续可调,调整超晶格的周期厚度,截止波长覆盖3～30μm探测范围,被认为是第三代红外探测器的优选材料。本课题主要以InAs/GaSb Ⅱ类超晶格模拟计算和材料研究为目标,对能带计算,材料制备,材料表征进行了研究,为后期高性能器件的实现提供理论依据。利用包络函数近似下的KP理论研究了InAs/GaSb超晶格材料的能带结构、截止波长、相对吸收和有效质量等与材料结构的关系。从理论上分析了界面结构对材料性能的影响,发现含类InSb界面结构的计算结果更接近实验值,可用于材料更为精确的截止波长预测。在理论计算的基础上设计了截止波长为6.2μm的10ML InAs/2ML InSb/10ML GaSb超晶格结构。利用MBE外延生长了InAs/GaSb超晶格和InAs、GaSb薄膜。利用XPS和霍尔测试对InAs、GaSb薄膜进行表面成分分析和掺杂工艺研究,结果表明未掺杂的薄膜中无其他杂质,并成功制备出可用于pin型探测器的高掺杂的p+GaSb、n+InAs层和低背景载流子的i层结构。利用AFM和HRXRD对InAs/GaSb超晶格进行了结构质量表征,结果表明样品表面平整,超晶格周期厚度等参数与设计值相近,晶格应变以及界面粗糙度小,表现为较好的材料生长质量。光致发光谱获得了超晶格的截止波长,与理论计算结果较为接近。
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