gainassbgasb+pin红外探测器及工艺的研究

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1、摘要IⅡ-V族化合物半导体材料GaSb及其四元化合物半导体GaInAsSb材料均为具有闪锌矿结构的直接带隙半导体材料，因此在制造发光二极管、激光二极管和光电探测器方面具有较大的应用潜力，故而引起了人们关注。GalnAsSb材料随着材料组分的变化，其带隙在1．42～0．17eV的范围内变化，相应的覆盖波长范围为0．8～8um，并且可以在不同波段范围内实现与GaSb、InAs和InP衬底相匹配。当其晶格参数与InP衬底的晶格参数相匹配时，其覆盖波长基本不变(1．6～1．7p．m)；但是匹配于]nAs衬底时，覆盖波长从1．7p．m变到3．4

2、1am；而与GaSb衬底晶格匹配时A1GaAsSb、GaInAsSb四元系化合物材料可以覆盖从1．71．tm至4．39m的波段，所以GalnAsSb四元系化合物材料在红外成像、红外技术方面有重要的实用价值，同时在未来的超低损耗光纤通信中也具有潜在的应用。并且其可在室温下工作，因此GalnAsSb材料及器件的研究受到了人们广泛重视。本学位论文对器件工艺、器件的特性进行了研究，改善了探测器的器件工艺和器件性能，有利于器件的进一步实用化，取得了如下结果：l、研究了P型GalnAsSb化合物半导体的欧姆接触和合金化条件，并对样品进行了XRD分

3、析。实验结果表明，P型GalnAsSb的TiPtAu、AuZn、AuBe电极在合金化之前已经形成了欧姆接触，经过合金化处理后，其比接触电阻进一步变小。TiPtAu比AuZn、AuBe的比接触电阻要小，而且其比接触电阻的热稳定性也更好。三种比接触电阻都可以达到10。5Q·cm2量级，并且表面经过处理后再蒸镀电极可以达到10"6Q·cm2量级，可满足器件要求。2、通过利用一种新的低毒化合物CH3CSNH2／NI-140H对GaInAsSb化合物探测器表面进行钝化处理，可使其暗电流降低一个数量级，动态电阻增大25倍多；且钝化217天后仍保持

4、良好的钝化效果，同时钝化前后的GalnAsSb外延片表面的AES、XPS测试结果表明：经过CI-13CSNHJNH40H溶液钝化以后在GalnAsSb材料表面形成了一层稳定的硫化物钝化膜。3、对si基片上溅射A1203、Si02和Zr02三种抗反膜前后其表面反射率变化的研究表明：生长Zr02膜后表面反射率下降可达53．45％；同时通过对GalnAsSb／GaSbPIN红外探测器蒸镀抗反膜前后的器件的I—v特性及黑体探测率的测试表明：蒸镀zr02膜后GaInAsSb／GaSbPIN红外探测器的黑体探测率平均提高了60．28％，远大于蒸镀

5、A1203、Si02后的48，91％和40．04％，说明zr02膜是一种较理想的抗反膜。关键词：GaInAsSb，红外探测器，欧姆接触，合金化，硫钝化，增透膜AbstractThedirect-narrow-bandgapofIII·-VcompoundsemiconductorGalnAsSbhasattractedmuchattentionforitsapplicationsinthefabricationoflight—emittingdiode、laseranddetectorThequaternaryGalnAsSballo

6、ysystemhastheenergybandgapfrom0．8to8¨m，changingwiththecomposition，whichCanbegrownlaRicematchedonhiP、GaSbandInAssubstrate，InPspan1．6-1．71xm，InAsspan1．7～3．4Um，GaSbspan1．7～4’3肛m，respectively．ThequatemaryGalnAsSbcarlbeusedforthebolometer,IRradar,monitoringoftheenvironment，t

7、racegasesandotherinterestingpurposeforitsspecialresponsewavelength．GalnAsSbinfrareddetectorsarenovelcompounddetectorswithadvantagesoffastresponse．highsensitivity,highstability,lowprice，especiallyitscharactertoworkatroomtemperature．Thedevicetechnologyisstudiedandtitsperf

8、ormanceisimprovedinthisdissertation．Majorcontentsandresultsofthestudyareabstractedasfollowing：1．Theomimicconta