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1、5半导体光电62011年2月第32卷第1期赵杰等:Ò-Ö族镉化物材料的MBE生长及器件应用进展动态综述Ò-Ö族镉化物材料的MBE生长及器件应用进展赵杰,刘超,李彦波,曾一平(中国科学院半导体研究所材料科学中心,北京100083)摘要:Ò-Ö族镉(Cd)化物,如CdTe、CdSe、CdSeTe等具有直接带隙、光学吸收系数高和电学特性优异等突出特点,在太阳电池、X及C射线探测器、红外焦平面阵列(FPA)等方面均得到了广泛应用。文章简要综述了近年来用分子束外延(MBE)工艺生长镉化物微结构材料的研究进展和器件应用动态,并对镉化物在光电子领域中的发展前景进行了展望。关键词:Ò-Ö族镉化
2、物;分子束外延;太阳电池;X射线探测器;红外焦平面阵列中图分类号:O472文献标识码:A文章编号:1001-5868(2011)01-0001-05DeviceApplicationsandMBEGrowthofÒ-ÖCd-basedCompoundMaterialsZHAOJie,LIUChao,LIYanbo,ZENGYiping(MaterialsScienceCenter,InstituteofSemiconductors,ChineseAcademyofSciences,Beijing100083,CHN)Abstract:Ò-ÖCd-basedcompoundswi
3、ththecharacteristicsofdirectbandgap,highopticalabsorptioncoefficient,andexcellentelectricalproperties,havebeenextensivelyusedinsolarcells,X-andC-raydetectors,infraredfocalplanearrays(FPAs),etc.Inthispaper,progressesinmolecular-beam-epitaxy(MBE)growthanddeviceapplicationsofCd-basedcompoundsar
4、ebrieflyreviewed.Andtheirprospectsinthefieldofoptoelectronicsarealsopredicted.Keywords:Ò-ÖCd-basedcompounds;molecularbeamepitaxy;solarcell;X-raydetector;infraredfocalplanearrays0引言近红外或中红外FPA探测器的替代材料。此外,镉化物半导体材料在非线性光学器件、太赫兹光源、光Ò-Ö族镉化物如CdTe、CdSe、CdSeTe、电导探测器等方面也有着重要的应用前景[4-5]。ZnCdTe等均为直接带隙半导体材
5、料,具有高的光MBE技术是最先进的材料生长工艺之一,被用作制45-1吸收系数(10~10cm),带隙和晶格常数可调范备各种高质量的半导体薄膜、量子点、量子阱和超晶围宽及优异的电学特性,在光电器件领域得到了广格等微结构材料。本文简要综述了近年来Ò-Ö族泛的应用。其中CdTe是制造X射线和C射线探测镉化物材料的MBE生长及其在光电器件应用方面[1]器的主要材料,CdSeTe的能带与太阳光谱的主的研究进展,并对材料的应用前景进行了展望。要波段(1.3~1.7eV)十分匹配,CdS/CdTe薄膜太阳电池已实现大规模的批量生产,大面积组件的光1MBE生长CdTe[2]电转换效率高达10.
6、9%。在Si衬底上外延的镉GaAs单晶片因其成本低、尺寸大,且器件工艺化物薄膜常用作生长HgCdTe红外探测器材料的[3]成熟,是外延CdTe薄膜的理想衬底。但二者的晶复合衬底。CdSeTe/Si和ZnCdTe/Si也可用于格失配高达14.6%,研究表明在GaAs(001)上制备收稿日期:2010-06-30.的CdTe会出现(111)和(001)两种晶向,一个重要基金项目:国家自然科学基金资助项目(60876004).#1#SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.32No.1Feb.2011取向CdTe膜(2.0m厚)的XRD曲线。另外,大量原因是当C
7、dTe以(111)晶面成核时,其[112]晶向研究证实通过改变界面结构或使用缓冲层降低失配与GaAs(001)的[110]晶向之间的失配仅为0.7%,度是生成(001)CdTe的可靠措施。从而大大降低了外延层中的应力。这使得制备单一取向的CdTe膜有一定的困难[6]。早期文献主要报在大尺寸Si基上生长HgCdTe(MCT)单晶层是国际上广泛关注的发展新型红外FPA探测器的道了GaAs的表面处理和界面特性对CdTe取向的重要研究方向之一。目前异质外延的HgCdTe/Si影响,发现当GaAs表面
