不同Te 掺杂量对InSb 晶体性能的影响

马 林 ,杨瑞霞 ,于 凯 ,王 健 ,刘莎莎

(1.河北工业大学 电子信息工程学院,天津 300401;2.中国电子科技集团公司第四十六研究所,天津 300220;3.新型半导体晶体材料技术重点实验室,天津 300220)

锑化铟(InSb)是一种具有闪锌矿结构的III-V 族化合物半导体材料,具有禁带宽度窄、电子有效质量小和电子迁移率高等特点[1]。InSb 在3～5 μm 中波波段具有高量子效率,常用于制备该波段高性能的红外探测器件[2-3],而且还可以利用其霍耳和磁阻等效应制备相应的霍尔器件[4]和磁阻器件[5]。与HgCdTe(MCT)材料制备的中红外探测器[6-7]相比,利用InSb单晶制备的红外探测器具有成本低、稳定性好和工艺技术成熟等优势[8]。

高性能的InSb 基器件依赖于高质量InSb 晶体的制备。InSb 基红外探测器工作原理是基于红外吸收产生光生载流子[9],由于InSb 材料室温时禁带宽度比较小(Eg=0.17 eV),受热激发影响比较大,为了减小本征激发对探测器性能的影响,通过降温减小本征激发载流子浓度,从而抑制本征噪声对器件性能的影响。黄水安等[10]根据InSb 材料的禁带宽度和本征载流子浓度,计算出由InSb 材料制备的红外探测器在77～130 K 之间能正常工作,为确保其稳定性,一般在77 K 下工作。

InSb 材料特性与掺杂情况有密切联系,掺杂元素不仅能改变其导电特性,也能对其光学特性产生影响。由于InSb 原料含有微量Zn、Cd 等受主杂质会导致制备的InSb 晶体通常在77 K 时呈现P 型特性,其迁移率低不能够满足红外器件的需求[11],InSb 材料电子迁移率大于空穴迁移率,由此决定了其多子应为电子,即导电类型需为N 型。……