Матричные фотоприемные устройства на основе слоев InSb, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

Abstract

Развита технология молекулярно-лучевой эпитаксии InSb слоев на подложках InSb. На основе выращенных слоев изготовлены матричные фотоприемные устройства (МФПУ) средневолнового инфракрасного диапа-зона. Проведено сравнение фотоэлектрических характеристик МФПУ на основе эпитаксиальных слоев и МФПУ, серийно выпускаемых с использованием монокристаллов InSb. DOI: 10.21883/JTF.2017.06.44514.1986 Введение Одной из самых перспективных наукоемких техноло-гий ХХI в. является тепловидение. В настоящее время стремительно растут производство и широкое внедрение тепловизионной техники во многие отрасли хозяйствен-ной деятельности. Без тепловизионных каналов невоз-можно представить современные средства наблюдения за окружающей средой и обнаружения движущихся объектов, используемые в наземных и морских условиях, в авиации и космосе. Тепловизоры активно применяются для контроля процессов промышленного производства, в астрономии, медицине, биологии и других областях. Бур-ное развитие тепловизионной техники потребовало кар-динального совершенствования технологии ключевых элементов тепловизионной системы -инфракрасных (ИК) матричных фотоприемных устройств (МФПУ). В настоящее время наибольшее количество МФПУ сред-неволнового ИК-диапазона изготавливаются на основе фотодиодов из антимонида индия [1-3]. В качестве исходного материала используют монокристаллический InSb или эпитаксиальные слои InSb, обычно выращива-емые методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ). Эпитаксиальные слои менее дефектные, более однород-ные, имеют меньшую концентрацию фоновой примеси, чем монокристаллические пластины, что позволяет по-высить характеристики МФПУ [4][5][6][7]: -уменьшить процент дефектных элементов, -повысить количество элементов в матрице, -уменьшить фотоэлектрическую и динамическую взаимосвязь элементов, -повысить рабочую температуру, -уменьшить вес. Кроме того, эпитаксиальное выращивание позволяет оптимизировать характеристики детекторов путем со-здания многослойных эпитаксиальных гетероструктур с заданным распределением профиля легирования и соста-ва по толщине, что открывает возможность дальнейшего улучшения характеристик МФПУ [8].В настоящей работе сообщается о разработке МЛЭ технологии роста InSb-слоев на проводящих подложках InSb, представлены результаты исследования фотоэлек-трических характеристик МФПУ на основе полученных слоев InSb и обсуждаются направления дальнейшего развития конструкции InSb-структур для улучшения ха-рактеристик МФПУ.

ГЛАВА 1. InSb/InAlSb nBn-ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ДЛЯ ИК ФОТОПРИЕМНИКОВ

“…Фотоприемные гетероструктуры на основе InSb обычно выращиваются на подложках InSb (001). Перед эпитаксиальным наращиванием подложки очищают и удаляют слой оксида с поверхности, иначе его остатки приведут к формированию дефектов на границе слоя и подложки [2]. Дефекты на границе инициируют рост дислокаций и дефектов, которые в свою очередь могут стать источником энергетических уровней в запрещенной зоне.…”

AlInSb/InSb-гетероструктуры для ИК-фотоприемников, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии

“…Для удовлетворения этим условиям барьер был варизонным, доля алюминия x в процессе роста БС варьировалась от 0.15 до 0.35. Более подробно условия роста слоев описаны в работе [7].…”