Wir überprüfen unsere jüngsten Bemühungen zur Entwicklung von HgCdSe-Infrarotmaterialien auf GaSbSubstrate über Molekularstrahlepitaxie (MBE) zur Herstellung von Infrarotdetektoren der nächsten Generation mit Merkmalen wie niedrigeren Produktionskosten und größerer Focal-Plane-Array-Formatgröße. Um qualitativ hochwertige HgCdSe-Epischichten zu erzielen, werden ZnTe-Pufferschichten vor dem Züchten von HgCdSe gezüchtet, und die Untersuchung der Fehlanpassungsspannung in ZnTe-Pufferschichten zeigt, dass die Dicke der ZnTe-Pufferschicht unter 300 nm liegen muss, um die Erzeugung von zu minimieren Fehlanpassungen. Die Grenzwellenlänge/Legierungszusammensetzung von HgCdSe-Materialien kann in einem weiten Bereich variiert werden, indem das Verhältnis des Se/Cd-Strahläquivalentdrucks während des HgCdSe-Wachstums variiert wird. Die Wachstumstemperatur hat einen signifikanten Einfluss auf die Materialqualität von HgCdSe, und eine niedrigere Wachstumstemperatur führt zu einer höheren Materialqualität für HgCdSe. Typischerweise ist langwelliges Infrarot HgCdSe ( x=0,18, Grenzwellenlänge   bei 80 K) weist eine Elektronenmobilität von bis zu  , eine Hintergrundelektronenkonzentration von bis zu 1,6 × 10 16  cm –3 und eine Minoritätsträgerlebensdauer von bis zu  auf. Diese Werte der Elektronenmobilität und Minoritätsträgerlebensdauer stellen eine signifikante Verbesserung gegenüber früheren Studien von MBE-gewachsenem HgCdSe dar, über die in der offenen Literatur berichtet wurde, und sind vergleichbar mit denen von Gegenstück-HgCdTe-Materialien, die auf gitterangepassten CdZnTe-Substraten gewachsen sind. Diese Ergebnisse zeigen, dass an der University of Western Australia gezüchtetes HgCdSe, insbesondere langwelliges Infrarot, die grundlegenden Materialqualitätsanforderungen zur Herstellung von Hochleistungs-Infrarotdetektoren erfüllen kann, obwohl weitere Anstrengungen erforderlich sind, um die Hintergrundelektronenkonzentration auf unter 10 15 cm –3  zu kontrollieren . Noch wichtiger, noch hochwertigere HgCdSe-Materialien auf GaSbwerden durch eine weitere Optimierung der Wachstumsbedingungen, die Verwendung von Se-Quellmaterial mit höherer Reinheit und die Implementierung von thermischem Tempern nach dem Wachstum und Gettern/Filtern von Defekten/Verunreinigungen erwartet. Unsere Ergebnisse zeigen das große Potenzial von HgCdSe-Infrarotmaterialien, die auf GaSb-Substraten gewachsen sind, für die Herstellung von Infrarotdetektoren der nächsten Generation mit Merkmalen niedrigerer Kosten und größerer Array-Formatgröße.

Quelle: IOPscience

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