GaSb_InSb_InP红外探测器结构的MOCVD生长及红外特性研究

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1、分类号：O484.1单位代码：10183研究生学号：2015512047密级：公开GaSb/InSb/InP外红探吉林大学测器结硕士学位论文构的MOCVD（学术学位）生长及红外GaSb/InSb/InP红外探测器结构的MOCVD生长及红外特性研究特性研究StudyontheMOCVDGrowthandInfraredCharacteristicsofGaSb/InSb/InPInfraredDetectorStructures徐佳作者姓名：徐佳新新专业：微电子学与固体电子学研究方向：半导体光电子材料及器件吉指导教师：张宝林教授林大培养单位：电子科学与工程学院学2016年6月—————————

2、——————————————————————GaSb/InSb/InP红外探测器结构的MOCVD生长及红外特性研究———————————————————————————————StudyontheMOCVDGrowthandInfraredCharacteristicsofGaSb/InSb/InPInfraredDetectorStructures作者姓名：徐佳新专业名称：微电子学与固体电子学指导教师：张宝林教授学位类别：理学硕士答辩日期：2018年5月31日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、

3、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学

4、术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：微电子学与固体电子学论文题目：GaSb/InSb/InP红外探测器结构的MOCVD生长及红外特性研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号唐敖庆楼D441室（130012）作者联系电话：0431-85168241-8113摘要摘要目前，在红外通讯、气体监测、遥感技术等领域，对3-5μm波段的半导体红外探测

5、器均有着迫切的需求。而非制冷红外探测器因无须制冷设备而便于实现器件的集成化与探测系统的轻量化，具有低功耗、低成本、良好的稳定性等优势，因此具有重要的应用前景。InSb作为一种窄禁带半导体材料，在量子效率、响应速度等方面优势明显，因此是制备红外探测器的一种理想材料。但是InSb内的复合机制导致相关器件的输出噪声过高，因而难以满足非制冷红外探测器的发展要求。为了解决InSb红外探测器在室温下高复合噪声的问题，本文提出采用GaSb与InP两种禁带较宽的材料分别作为P层与N层，制备一种GaSb/InSb/InP异质PIN结构。在这种结构中，P层GaSb与N层InP分别传输空穴与电子；非故意掺杂的In

6、Sb材料作为I层，负责吸收红外辐射并产生非平衡载流子，从而形成光电流。这种异质PIN结构具有两个明显的优势：首先，由于GaSb与InP两种材料的禁带宽度较大，复合机制的复合率通常远小于InSb材料，使得光生载流子在P层与N层中具有更长的寿命。这不仅能够降低探测器内部由于复合机制而引发的噪声电流，同时能够提升器件的量子效率。同时，GaSb与InP两种材料在与InSb材料形成异质结时，分别在导带一侧与价带一侧引入0.52eV以及0.98eV的带阶，从而形成有效的电子势垒及空穴势垒，能够限制I层InSb材料内载流子的扩散运动，从而可以降低扩散效应引起的噪声电流。此外，在相应的反偏压条件下，I层达到

7、全耗尽条件，在反偏电压的少子抽取作用下，I层内自由载流子的浓度很低，因此俄歇复合率也较低，从而在一定程度上能够降低俄歇复合效应产生的暗电流。对GaSb/InSb/InP红外探测器结构的研究主要分为建模仿真与实验生长两个I吉林大学硕士学位论文部分。在器件的建模与仿真过程中采用SilvacoTCAD仿真工具，从载流子连续性方程入手，结合漂移扩散模型，在能带的抛物线近似下对器件的工作特性进行分析，得到器件的简化能带