Эпитаксиальная пластина InAsSb nBn

InAs1-xSbx относится к составному полупроводниковому сплаву III-V. Благодаря различному содержанию компонентов Sb он может охватывать длины волн 3–12 мкм при комнатной температуре. Материал InAsSb обладает преимуществами длительного времени жизни носителей, высокого коэффициента поглощения и высокой подвижности носителей, что делает его перспективным инфракрасным оптоэлектронным материалом с широкими перспективами применения. Детектор может работать при температуре 150 К или даже близкой к комнатной температуре, с высокой чувствительностью и скоростью обнаружения, что делает его хорошим выбором для маломощных, миниатюрных, высокочувствительных и быстродействующих средне- и длинноволновых инфракрасных систем обнаружения. Инфракрасные детекторы InAsSb для средних и длинных волн получили широкое внимание и исследования. Инфракрасный детектор типа nBn может эффективно подавлять генерацию сложного тока, тем самым повышая рабочую температуру детектора. Благодаря преимуществам мобильности процесса подготовки к зрелым процессам семейства III/V и наличию подложек с идеально подобранной решеткой, материал InAsSb/AlAsSb является предпочтительным выбором для инфракрасных детекторов типа nBn.PAM-СЯМЫНЬспособна поставлять пластину InAsSb nBn для инфракрасного детектора, дополнительные параметры см. ниже:

1. Технические характеристикиПластина nBn на основе антимонида

PAM240407 — НБН

Эпи-слой	Материал	Толщина	добавка	Концентрация носителя
Верхний контактный слой	н-InAs1-xSbx	-	си	-
Барьерный слой	н-AlAsxSb1-x	-		-
Абсорбирующий слой	н-InAs1-xSbx	-
Нижний контактный слой	н-InAs1-xSbx	-
Буферный слой	n-GaSb	-	Быть	5E17см-3
подложка	n-GaSb	500 ± 25 мкм	Быть	(1-5)E17см-3

 

Полоса отклика детектора InAsSb nBn будет меняться в зависимости от компоненты x в поглощающем слое InAs1-xSbx. Изменение состава x Sb с 0,01 до 0,4 и спектрального отклика InAs1-xSbx с 3,5 до 4,4 мкм, что соответствует средневолновому инфракрасному отклику, приведет к увеличению длины волны отклика за счет увеличения значения x.

2. Свойства InAsSb.

По сравнению с подложками из материала HgCdTe, которые дороги и имеют большие площади с неравномерным составом, устройства требуют охлаждения для уменьшения оже-рекомбинации. InAs1-xSbx имеет ковалентную связь с As и Sb, что обеспечивает лучшую стабильность и однородность материала. При эпитаксиальном выращивании используются материалы подложки GaSb или GaAs, которые имеют более низкие производственные затраты, сверхвысокую подвижность электронов и очень небольшую эффективную массу. Диэлектрическая проницаемость низкая (≈ 11,5), а коэффициент самодиффузии при комнатной температуре низкий (≈ 5,2×10^-16см²/с). По сравнению с материалами сверхрешетки InAs/GaSb, материалы InAsSb имеют более длительное время жизни рекомбинации Шокли Рида и обладают изотропной подвижностью неосновных носителей. При использовании сверхрешеток InAs/InAsSb II типа из-за отсутствия элементов Ga центр безызлучательной рекомбинации уменьшается, а время жизни носителей больше, чем у материалов InAs/GaSb. Кроме того, использование устройств с барьерной структурой может значительно уменьшить темновой ток рекомбинации Шокли-Рид-Холла и туннельный ток устройств, а также улучшить рабочую температуру устройств.

2.1InAsSb запрещенная зона

Соотношение между компонентой Sb x и запрещенной зоной в материалах InAs1-xSbx, представленное в литературе при низких и комнатных температурах, показано на рис. 1. Согласно различным литературным расчетам, материал InAs1-xSbx имеет наименьшую ширину запрещенной зоны вблизи x=0,6. . Ранние сообщения об InAs1-xSbx показали, что коэффициент изгиба зон материалов InAsSb при температурах, близких или выше 100 К, составляет 0,58 ~ 0,67 эВ. Доктор Свенссон провел эпитаксиальные тонкие пленки InAsSb на подложках GaSb с использованием модифицированного буферного слоя и рассчитал коэффициент изгиба зоны C = 0,87 эВ путем аппроксимации экспериментальных результатов. Материал InAs0,911Sb0,089, выращенный компанией Webster на подложке GaSb, демонстрирует коэффициент изгиба 0,938 эВ при низких температурах, что в настоящее время является самым высоким зарегистрированным значением. Коэффициент изгиба зон при комнатной температуре составляет 0,75 эВ.

Рис. 1. Кривая зависимости ширины запрещенной зоны (Eg) InAs1 xSbx от его состава (x): а – низкая температура; (б) Комнатная температура; Примечание. Сплошная линия представляет собой экспериментальные данные, представленные в литературе, где C представляет собой коэффициент изгиба полосы.

2.2ТранспортCхарактеристикиИнАсСбвафля

Иган и др. теоретически рассчитал подвижность электронов InAsSb с учетом влияния на подвижность электронов рассеяния фононов, сплавов, дислокаций и ионизирующих примесей и сравнил ее с экспериментальными результатами. Результаты показывают, что при более низких температурах основную роль в подвижности электронов играют рассеяние дислокаций и рассеяние на ионизирующих примесях; Рассеяние сплавов, рассеяние дислокаций и рассеяние на ионизированных примесях играют важную роль в подвижности дырок. Диксит и др. Ротационным методом Бриджмена выращены монокристаллы InAs 0,1Sb0,9 с компонентой Sb 0,9. Подвижность электронов составила 3,37 × 10⁴ см²· В^-1· с^-1и 5,6 × 10⁴см²· В^-1· с^-1при 15 К и комнатной температуре соответственно. Подвижность дырок уменьшилась до 175 см.²· В^-1· с^-1при 15 К. Из-за различий в режиме роста, составе и выборе материала подложки значения скорости миграции, представленные в различной литературе, противоречивы. Скорость миграции электронов при комнатной температуре в основном составляет (1-4) x 10.⁴см²· В^-1· с^-1, и уменьшается с понижением температуры.

3. About nBn Structure for InAsSb Detector

The nBn structure mainly consists of an n-type absorption layer, a barrier layer B, and an n-type electrode layer. In order to better compatibility with device processes, sometimes a thin layer is added below the absorption layer or above the electrode layer, that is, an electrode contact layer using homogeneous or heterogeneous highly doped n-type materials.

In an ideal nBn structure, the energy level difference between the valence band of barrier layer B and the valence band of the absorption layer is zero, and the potential barriers are all in the conduction band. Fig. 2 shows the schematic diagram of the energy band during the operation of the structure. It can be seen that the photogenerated or thermally generated electrons in the electrode layer cannot move to the absorption region and will eventually recombine with holes without generating any current; Only when the electrons and holes generated in the absorption region reach the electrodes at both ends unobstructed can a signal be generated.

Fig. 2 Schematic diagram of the energy band when the ideal InAsSb nBn structure is reversed

 

Reference

[1]Chen, D. Q., Yang, W. Y., Deng, G. R., Gong, X. X., Fan, M. G., Xiao, T. T., Shang, F. L., & Yu, R. R. (2022). Research progress of InAsSb infrared detectors. Infrared Technology, 44(10), 1009-1017.

[2]P., Martyniuk, A., & Rogalski. (2013). Performance limits of the mid-wave inassb/alassb nbn hot infrared detector. Optical and Quantum Electronics, 46(4), 581-591.

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте по адресу[email protected] и [email protected].