正入射p型SiGe-Si量子阱紅外探測器的研制.pdf

1、量子阱紅外探測器(QWIP)在國防、工業(yè)、醫(yī)療等方面具有廣泛的應用前景。受量子力學躍遷選擇定則的限制，傳統(tǒng)n型量子阱紅外探測器對正入射光的吸收是禁戒的，需要制作復雜的光柵耦合正入射光。而p型QWIP具有能對正入射光響應的特點，且具有更低的暗電流，引起人們的廣泛關注。其中，p型SiGe/Si QWIP與硅微電子工藝兼容，可直接制作在硅讀出電路上，易于實現(xiàn)光電器件的單片集成。因此，p型SiGe/Si QWIP的研究具有誘人的前景．

2、本論文主要開展了以下幾個方面的工作： (1)采用6×6 k·p方法計算應變SiGe/Si量子阱的價帶能帶結(jié)構(gòu)。分析空穴子帶能級隨阱寬和Ge組分的變化規(guī)律，討論基于束縛態(tài)到準束縛態(tài)子帶躍遷型(B-QB)應變SiGe/Si QWIP能帶結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。首次提出一種p型張應變SiGe/Si QWIP結(jié)構(gòu)，理論計算表明量子阱中引入張應變使輕、重空穴反轉(zhuǎn)，基態(tài)為有效質(zhì)量較小的輕空穴態(tài)；與p型壓應變QWIP相比光吸收和載流子輸運特性有望獲得

3、較好改善。這些研究工作為p型SiGe/Si QWIP的性能優(yōu)化和材料生長提供了理論基礎。 (2)利用雙生長室超高真空化學氣相淀積系統(tǒng)(DC-UHV/CVD)研究SiGe外延工藝，通過優(yōu)化生長條件，成功外延了質(zhì)量較好的SiGe/Si QWIP探測器材料。測試并分析樣品的低溫傅里葉變換紅外光譜，在3～6μm觀測到明顯的子帶躍遷吸收，峰值波長約為4μm是源于重空穴基態(tài)到連續(xù)態(tài)的躍遷吸收。 (3)詳細研究SiGe/Si QWIP