InAs-GaInSb超晶格的外延生長模擬及微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本文采用動力學(xué)蒙特卡羅方法(KMC)在SOS(Solid-on-Solid)模型基礎(chǔ)上模擬了InAs/Gal-xInxSb超晶格的分子束外延(MBE)生長，利用包絡(luò)函數(shù)方法計(jì)算了InAs/Gal-xInxSb的能帶結(jié)構(gòu)，在模擬和計(jì)算的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了特定截止波長的InAs/Gal-xInxSb超晶格結(jié)構(gòu)。
　　模擬研究發(fā)現(xiàn)，生長溫度為663K時，在GaSb緩沖層上生長InAs層與GaInSb層時粗糙度曲線出現(xiàn)周期性振蕩，與典型的RHE

2、ED圖像相符，表明在該生長溫度下生長的InAs/Gal-xInxSb能得到較好的薄膜質(zhì)量。同時發(fā)現(xiàn)InSb型界面比GaAs型界面更加適合InAs/Gal-xInxSb超晶格的生長。另外，在生長Gal-xInxSb材料時，In含量越高，薄膜表面越粗糙。
　　對InAs/Gal-xInxSb超晶格的能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算表明，InAs/Gal-xInxSb的能帶結(jié)構(gòu)受到周期厚度和In含量的影響。InAs層和GaInSb層厚度都會影響超晶格的子帶

3、結(jié)構(gòu)，InAs層變厚，HH1增加而Cl下降，使得Eg減??；GalnSb層厚度變厚，Cl和HH1均增加，Eg:變化很小。In含量的變化由于同時改變了應(yīng)變和GaInSb的能帶參數(shù)，對InAs/Gal_。In。Sb能帶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了巨大的影響，隨著In含量的增加，Cl下降，HH1增加，使得Eg迅速減小。
　　在外延生長模擬和超晶格能帶計(jì)算的基礎(chǔ)上，選用InAs/Gao．91no．iSb(3nm/2.7nm)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)p-i-n型光伏器件，其主

4、要結(jié)構(gòu)為：p+層為40個周期的InAs/GaInSb超晶格(GaInSb:BelXl017cm-3);i層為20個周期的非故意摻雜InAs/GaInSb超晶格；n+層為40個周期的InAs/GaInSb超晶格(InAs:SiSxl017cm-3)。計(jì)算該光伏器件在77K時的暗電流發(fā)現(xiàn)，其擴(kuò)散電流較小，暗電流主要由復(fù)合電流和帶間隧穿電流組成。當(dāng)反向偏壓小于16.5mV時，暗電流主要是復(fù)合電流；反向偏壓超過16.5mV以后帶間隧穿電流超過復(fù)