GaAs-AlGaAs QWIP外延材料研究.pdf

1、GaAs/AlGaAs量子阱紅外探測(cè)器(QWIP)技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)90年代發(fā)展起來的。與其它紅外探測(cè)技術(shù)相比，QWIP 具有響應(yīng)速度快、探測(cè)率與HgCdTe 紅外探測(cè)器相近、探測(cè)波長(zhǎng)可通過量子阱結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)節(jié)加以控制等優(yōu)點(diǎn)，而且采用MBE 或MOCVD 等先進(jìn)外延生長(zhǎng)技術(shù)可制備出品質(zhì)高、大面積均勻的量子阱材料，有利于制備出大面積的探測(cè)器陣列。因此，QWIP 成為了國(guó)際上紅外焦平面研究的熱點(diǎn)。對(duì)GaAs/AlGaAs 量子阱紅外探測(cè)器外延材

2、料及相關(guān)器件特性的研究將有利于推動(dòng)我國(guó)紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展。
　　 本論文圍繞量子阱紅外探測(cè)器外延材料的優(yōu)化及功能參數(shù)的提升，實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合研究了量子阱紅外探測(cè)器的材料特性及相關(guān)器件特性，主要研究?jī)?nèi)容包括：阱中摻雜對(duì)量子阱能級(jí)的影響、響應(yīng)光譜特性、探測(cè)率和暗電流特性等。
　　 1.通過對(duì)材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和MBE 生長(zhǎng)工藝參數(shù)的優(yōu)化，制備出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)及不同阱中摻雜濃度的高質(zhì)量的量子阱紅外探測(cè)器外延材料。
　　

3、 2.從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面研究了GaAs/AlxGa1-xAs QWIP 外延材料阱中摻雜對(duì)量子阱能級(jí)的影響。理論研究以薛定諤方程和泊松方程的求解為基礎(chǔ)，研究得出：當(dāng)阱中摻雜濃度為1×1018cm-3 時(shí)，Si 摻雜對(duì)量子阱的影響只有1meV左右，對(duì)應(yīng)于阱中能級(jí)則幾乎不會(huì)受到影響，PL 譜測(cè)試結(jié)果與理論分析結(jié)果符合的較好。
　　 3.研究了GaAs/AlxGa1-xAs 量子阱紅外探測(cè)器的響應(yīng)光譜特性。研究表明：由于材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)力

4、的作用，能帶變?yōu)榉菕佄锞€形，從而導(dǎo)致光響應(yīng)譜峰向高能方向發(fā)生了漂移。在光電流譜的分析基礎(chǔ)之上，將計(jì)算方法進(jìn)行修正，考慮能帶非拋物線性影響，對(duì)量子阱紅外探測(cè)器材料結(jié)構(gòu)參數(shù)與峰值探測(cè)波長(zhǎng)之間的依賴關(guān)系進(jìn)行了歸納總結(jié)，有助于今后量子阱紅外探測(cè)器外延材料的進(jìn)一步設(shè)計(jì)制備和優(yōu)化。
　　 4.研究了GaAs/AlxGa1-xAs 量子阱紅外探測(cè)器的探測(cè)率和暗電流特性。實(shí)驗(yàn)測(cè)試的探測(cè)率最優(yōu)值為：+3V 偏壓下，4.1×1010cmHz1/2/