近日，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所李雪和龔海梅研究員采用閉管擴(kuò)散的方法成功研制了截止波長(zhǎng)2.2μm的平面型延伸波長(zhǎng)InGaAs探測(cè)器芯片，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了研究。該研究成果對(duì)后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化平面型延伸波長(zhǎng)InGaAs焦平面探測(cè)器有重要的指導(dǎo)意義，以“截止波長(zhǎng)2.2μm的平面型延伸波長(zhǎng)InGaAs探測(cè)器”為題發(fā)表于《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》。
地球觀測(cè)、多光譜和高光譜成像等應(yīng)用領(lǐng)域，需要具有1.0～2.5μm光譜響應(yīng)的短波紅外探測(cè)器，這些涉及國(guó)計(jì)民生的重要應(yīng)用是推動(dòng)響應(yīng)波長(zhǎng)范圍1.0～2.5μm的延伸波長(zhǎng)InxGa1-xAs（0.53<x<0.83）探測(cè)器持續(xù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/span>
科研團(tuán)隊(duì)采用閉管擴(kuò)散技術(shù)，在分子束外延法（MBE）技術(shù)生長(zhǎng)的NIN結(jié)構(gòu)的高In組分InGaAs外延材料上制備了平面型延伸波長(zhǎng)InGaAs探測(cè)器，展示了通過(guò)擴(kuò)散成結(jié)法精確控制延伸波長(zhǎng)器件的可行性，并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了表征和研究，為延伸波長(zhǎng)InGaAs器件的新工藝途徑提供參考。結(jié)果表明：在260～300K的溫度范圍內(nèi)，提取的Ea為0.50eV，這與In0.75Ga0.25As的相應(yīng)帶隙（Eg）非常接近，說(shuō)明平面型器件PN結(jié)側(cè)面漏電流已得到有效抑制，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)散電流占主導(dǎo)的狀態(tài)；隨著溫度的降低，器件逐漸變?yōu)橐援a(chǎn)生復(fù)合電流主導(dǎo)的狀態(tài)。150K下器件響應(yīng)截止波長(zhǎng)為2.12μm，峰值探測(cè)率為1.01×1012cm·Hz1/2/W，峰值響應(yīng)率為1.29A/W，量子效率為82%，并顯示出良好的暗電流性能。后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化材料生長(zhǎng)參數(shù)，降低缺陷密度，預(yù)期器件性能將進(jìn)一步提高，并在2.2μm大面陣焦平面器件研制中推廣應(yīng)用。
本研究項(xiàng)目獲得了上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)/技術(shù)帶頭人計(jì)劃資助、中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合基金、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
平面型InGaAs器件的剖面示意圖
器件響應(yīng)光譜及其溫度特性
供稿：組件技術(shù)室
編審：行政辦公室
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