GaInAsSb-GaSb PIN紅外探測器及工藝的研究.pdf

1、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料GaSb及其四元化合物半導(dǎo)體GaInAsSb材料均為具有閃鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導(dǎo)體材料，因此在制造發(fā)光二極管、激光二極管和光電探測器方面具有較大的應(yīng)用潛力，故而引起了人們關(guān)注。GaInAsSb材料隨著材料組分的變化，其帶隙在1.42～0.17eV的范圍內(nèi)變化，相應(yīng)的覆蓋波長范圍為0.8～8μm，并且可以在不同波段范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)與GaSb、InAs和InP襯底相匹配。當(dāng)其晶格參數(shù)與InP襯底的晶格參數(shù)相匹配時，其覆蓋波

2、長基本不變(1.6～1.7μm)；但是匹配于InAs襯底時，覆蓋波長從1.7μm變到3.4μm；而與GaSb襯底晶格匹配時AlGaAsSb、GaInAsSb四元系化合物材料可以覆蓋從1.7μm至4.3μm的波段，所以GaInAsSb四元系化合物材料在紅外成像、紅外技術(shù)方面有重要的實(shí)用價值，同時在未來的超低損耗光纖通信中也具有潛在的應(yīng)用。并且其可在室溫下工作，因此GaInAsSb材料及器件的研究受到了人們廣泛重視。 本學(xué)位論文對器

3、件工藝、器件的特性進(jìn)行了研究，改善了探測器的器件工藝和器件性能，有利于器件的進(jìn)一步實(shí)用化，取得了如下結(jié)果： 1、研究了P型GaInAsSb化合物半導(dǎo)體的歐姆接觸和合金化條件，并對樣品進(jìn)行了XRD分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，P型GaInAsSb的TiPtAu、AuZn、AuBe電極在合金化之前已經(jīng)形成了歐姆接觸，經(jīng)過合金化處理后，其比接觸電阻進(jìn)一步變小。TiPtAu比AuZn、AuBe的比接觸電阻要小，而且其比接觸電阻的熱穩(wěn)定性也更好。三

4、種比接觸電阻都可以達(dá)到10-5Ω·cm2量級，并且表面經(jīng)過處理后再蒸鍍電極可以達(dá)到10-6Ω·cm2量級，可滿足器件要求。 2、通過利用一種新的低毒化合物CH3CSNH2/Nh4OH對GaInAsSb化合物探測器表面進(jìn)行鈍化處理，可使其暗電流降低一個數(shù)量級，動態(tài)電阻增大25倍多；且鈍化217天后仍保持良好的鈍化效果，同時鈍化前后的GaInAsSb外延片表面的AES、XPS測試結(jié)果表明：經(jīng)過CH3CSNH2/NH4OH溶液鈍化以后

5、在GaInAsSb材料表面形成了一層穩(wěn)定的硫化物鈍化膜。 3、對Si基片上濺射Al2O3、SiO2和ZrO2三種抗反膜前后其表面反射率變化的研究表明：生長ZrO2膜后表面反射率下降可達(dá)53.45％；同時通過對GaInAsSb/GaSbPIN紅外探測器蒸鍍抗反膜前后的器件的I-Ⅴ特性及黑體探測率的測試表明：蒸鍍ZrO2膜后GaInAsSb/GaSbPIN紅外探測器的黑體探測率平均提高了60.28％，遠(yuǎn)大于蒸鍍Al2O3、SiO2后