InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料的Si离子注入研究

O471.4%O474; Ⅱ类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测,而通过离子注入实现横向PN结,一方面材料外延工艺简单,同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运,且易于制作高密度平面型阵列.本文利用多种材料表征技术,研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料性能的影响.研究通过Si离子注入,外延材料由P型变为N型,超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变,晶格常数变大,且失配度随着注入能量的增大而增大,注入前失配度为-0.012%,当注入能量到200 keV时,失配度达到0.072%,超晶格部分弛豫,弛豫程度为14%,...

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Published in红外与毫米波学报 Vol. 43; no. 1; pp. 15 - 22
Main Authors 何苗, 周易, 应翔霄, 梁钊铭, 黄敏, 王志芳, 朱艺红, 廖科才, 王楠, 陈建新
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083 2024
国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024%中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083%中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
上海理工大学,上海 200433
中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083%上海理工大学,上海 200433
Subjects
平面结
InAs/GaSb Type Ⅱ superlattice
planar junction
ion implantation
离子注入
退火
annealing
HRXRD
InAs/GaSb Ⅱ类超晶格
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ISSN1001-9014
DOI10.11972/j.issn.1001-9014.2024.01.003

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Abstract O471.4%O474; Ⅱ类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测,而通过离子注入实现横向PN结,一方面材料外延工艺简单,同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运,且易于制作高密度平面型阵列.本文利用多种材料表征技术,研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料性能的影响.研究通过Si离子注入,外延材料由P型变为N型,超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变,晶格常数变大,且失配度随着注入能量的增大而增大,注入前失配度为-0.012%,当注入能量到200 keV时,失配度达到0.072%,超晶格部分弛豫,弛豫程度为14%,而在300 ℃ 60 s退火后,超晶格恢复完全应变状态,且晶格常数变小,这种张应变是退火引起的Ga-In相互扩散以及Si替位导致的晶格收缩而造成的.
AbstractList O471.4%O474; Ⅱ类超晶格红外探测器一般通过台面结实现对红外辐射的探测,而通过离子注入实现横向PN结,一方面材料外延工艺简单,同时可以利用超晶格材料横向扩散长度远高于纵向的优势改善光生载流子的输运,且易于制作高密度平面型阵列.本文利用多种材料表征技术,研究了不同能量的Si离子注入以及退火前后对InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料性能的影响.研究通过Si离子注入,外延材料由P型变为N型,超晶格材料中产生了垂直方向的拉伸应变,晶格常数变大,且失配度随着注入能量的增大而增大,注入前失配度为-0.012%,当注入能量到200 keV时,失配度达到0.072%,超晶格部分弛豫,弛豫程度为14%,而在300 ℃ 60 s退火后,超晶格恢复完全应变状态,且晶格常数变小,这种张应变是退火引起的Ga-In相互扩散以及Si替位导致的晶格收缩而造成的.
Abstract_FL Class Ⅱ superlattice infrared detectors generally detect infrared radiation through mesa junction,while trans-verse PN junction is realized through ion implantation.On the one hand,the material epitaxy process is simple,and at the same time,the advantages of superlattice material that the transverse diffusion length is far higher than the longitudi-nal can be used to improve the transport of photogenerated current carriers,and it is easy to make high-density planar ar-rays.In this paper,the effects of Si ion implantation with different energies and annealing on the properties of InAs/GaSb type Ⅱ superlattice materials were studied by using a variety of material characterization techniques.Through Si ion implantation,the epitaxial material changes from P type to N type,and the vertical tensile strain is generated in the superlattice material.The lattice constant becomes larger,and the mismatch increases with the increase of implantation energy.The mismatch before implantation is-0.012%.When the implantation energy reaches 200 keV,the mismatch reaches 0.072%,and the superlattice partially relaxes,with the relaxation degree of 14%.After annealing at 300 ° C for 60 s,the superlattice returns to the fully strained state,and the lattice constant becomes smaller,This tensile strain is caused by the diffusion of Ga-In caused by annealing and lattice shrinkage caused by Si substitution.
Author 周易
廖科才
应翔霄
何苗
黄敏
王志芳
朱艺红
王楠
梁钊铭
陈建新
AuthorAffiliation 上海理工大学,上海 200433;中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083%上海理工大学,上海 200433;中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024%中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083%中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083;国科大杭州高等研究院 物理与光电工程学院,浙江 杭州 310024
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Author_FL LIANG Zhao-Min
ZHOU Yi
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HE Miao
CHEN Jian-Xin
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Issue 1
Keywords 平面结
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