低Al组分In1－xAlxSb薄膜的MBE生长和优化

尚林涛，刘 铭，邢伟荣，周 朋，沈宝玉

低Al组分In1－xAlxSb薄膜的MBE生长和优化

尚林涛，刘 铭，邢伟荣，周 朋，沈宝玉

（华北光电技术研究所，北京100015）

采用分子束外延的方法进行了低Al组分In1－xAlxSb薄膜的生长和优化。通过在InSb（100）衬底上外延生长一系列不同条件的In1－xAlxSb薄膜，分析总结了衬底的热脱氧特征以及InAlSb薄膜低Al组分（2%左右）的控制，探讨了退火和InSb缓冲层的优化等参数对In1－xAlxSb外延薄膜表面形貌和质量的影响。测试结果表明薄膜质量得到极大改进。

InSb（100）；铝；InAlSb；薄膜生长；优化

1 引 言

InSb基材料由于其高电子迁移率和低有效质量在高速和光电器件应用中很有技术意义［1］。Sb基化合物半导体由于其在光学、电子学及结构方面的属性而吸引了诸多兴趣。锑化物具有III－V族化合物中的最小带隙，基于Sb基化合物半导体的器件已经显示了高的性能［2］。以色列的SCD公司在InSb基InAlSb红外探测器的研究方面处于领先地位［3］，于2004年报道了InSb基InAlSb中波红外320×256焦平面探测器，可工作于77～100 K，像元可操作性＞99.5%，95 K残余非均匀性较准＜0.03%。

InAlSb的外延生长可以采用磁控溅射外延（Magnetron Sputtering Epitaxy，MSE）、分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）和金属有机化学气相沉积（Metalorganic Chemical Vapour Deposition， MOCVD）等方法进行。MBE方法具有精确的单原子层控制生长能力以及原位的实时在线监测工具—反射式高能电子衍射（Reflection High Energy Electronic Diffraction，RHEED），可以生长具有突变异质界面的高质量半导体外延薄膜材料，广泛用于科研和生产中。InAlSb的带隙大，阻抗高，晶格常数与InSb相近，因而可以实现晶格匹配的外延生长。

本文论述了InSb（001）衬底上低Al组分（2%左右）InAlSb／InSb外延薄膜的MBE生长和优化。通过生长一系列样品，确定了InSb（100）衬底的脱氧特征，探索了低Al组分的控制。……