《3-5μm非製冷銻化物半導體光伏紅外探測器件研究》是依託吉林大學，由張寶林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：3-5μm非製冷銻化物半導體光伏紅外探測器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張寶林
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前，無論在軍事還是民用領域，均迫切需要3-5µm波段的高探測度非製冷的半導體紅外探測器。直接帶隙III-V族銻化物半導體材料是製作這一波段紅外探測器的優勢材料。本項課題研究致力於研製非製冷的3-5µm波段光伏型InGaAsSb單元和陣列紅外探測器。本項目擬利用低壓MOCVD技術，重點研究非平衡生長參數與混溶隙內亞穩態半導體化合物外延生長的關係，解決混溶隙內無組分簇銻化物外延生長關鍵問題，在GaSb和GaAs襯底上外延生長3-5µm波段高質量InGaAsSb多層結構材料；開展材料與器件關鍵技術研究及理論模擬分析，最佳化器件結構，製作出3-5µm波段非製冷光伏型InGaAsSb單元紅外探測器，室溫探測度達到5E10cm.Hz1/2.W-1；製作出64元光伏型InGaAsSb陣列探測器件，室溫探測度達到1E10cm.Hz1/2.W-1。為進一步進行非製冷光伏型雙色探測器件的研究奠定基礎。
結題摘要
目前，在紅外成像、紅外通訊、氣體監測、遙感技術等軍事和民用領域，對3-5 μm波段的半導體紅外探測器均有著迫切的需求。而非製冷紅外探測器因無須製冷設備而便於實現器件的集成化與探測系統的輕量化，具有低功耗、低成本、穩定性高等優勢，因此具有重要的套用前景。直接帶隙III-V族銻化物半導體材料是製作這一波段紅外探測器的優勢材料。 本項目採用低壓金屬有機化學氣相沉積（LP-MOCVD）技術，研究了銻化物異質結構的外延生長特性及摻雜特性，對外延生長的銻化物異質結構的結晶質量、缺陷、電學與光學特性進行了研究；進行了銻化物異質材料結構及探測器件結構的設計最佳化研究，研究了材料性能、材料結構與器件性能的關係，揭示了材料結構和器件結構對器件工作性能的影響機理；進行了銻化物單元紅外探測器件製作工藝研究。 研究闡明了低壓MOCVD生長參數對銻化物薄膜特性的影響以及外延銻化物混溶隙亞穩態的生長條件。在GaSb、GaAs和InP襯底上外延製備出高結晶質量、低缺陷密度的銻化物多層異質結構。設計最佳化了探測器結構，通過異質結能帶結構設計，有效抑制俄歇暗電流，製作出非製冷光伏型中紅外銻化物半導體PIN結構單元紅外探測器，器件室溫暗電流低達0.26 A·cm-2，品質因子R0A為0.1 Ω·cm2，器件在3.5 μm的最大回響度為1.6 A/W，器件室溫量子效率為66%。 發表學術論文7篇，獲得國家發明專利3項；培養博士研究生4人，碩士研究生7人。
