中科院苏州纳米所黄勇

xiangli

基于MOCVD生长的锑化物超晶格红外探测器

InAs/GaSb Superlattice Infrared Detectors by MOCVD

黄勇

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

江苏省苏州市苏州工业园区若水路398号，215123

yhuang2014@sinano.ac.cn

锑化物InAs/GaSb二类超晶格探测器是继碲镉汞红外探测器，量子阱红外探测器之后兴起的高性能制冷型红外探测器，具有暗电流小、俄歇复合率低、波长调节范围大等优点。目前国内外的InAs/GaSb二类超晶格探测器均用MBE生长。由于MOCVD是工业界主流技术，并且生长条件更接近平衡态，我们展开了用MOCVD生长InAs/GaSb超晶格探测器的工作。

我们使用InAs衬底，利用GaAs型界面来平衡InAs/GaSb超晶格中压应力，实现了很好的应力平衡。其中XRD卫星峰明显，可以观察到8级卫星峰，且应力基本平衡，卫星峰半宽小于30弧秒，与MBE相当，如图1（a）所示；TEM可看到InAs和GaSb的界面陡峭；AFM材料表面粗糙度仅0.16nm，为台阶流生长模式；77K下PL发光明显，并且线宽较小；TEM可以看到清晰的陡峭界面。

对于中波器件，制备了一个300个周期的pin型同质结超晶格探测器，50%截止波长为4.8μm，峰值探测率D*为7.2×1012 cmHz1/2/W，与报道的MBE器件最佳性能相当【3】。对于长波器件，制备了PNn单异质结探测器，77K时器件的截止波长超过12μm，R0A达到 125 Ωcm2，在-0.1V时，峰值D*为2.8×1011 cmHz1/2/W。该器件的R0A已经超过相同截止波长HgCdTe 07规则预测的数值，而D*超过了国际最佳的MBE器件，与最好的p-on-n HgCdTe接近。这是本领域的极大突破，显示出采用MOCVD生长的锑化物超晶格长波红外探测器在超越HgCdTe方面的巨大潜力。

关键词：锑化物红外探测器；超晶格；MOCVD；能带工程   

参考文献：

【1】       Y. Huang et al, Appl. Phys. Lett. 99 (1), 011109-1–3 (2011).

【2】       Xin Li et al, J.Cryst. Growth 502, 71–75 (2018).

【3】      Yong Huang etal, IEEE J. Quantum Electron. 53(5), 4000305 (2017).