II 型 InAs/GaSb 超晶格红外探测器的材料与器件表征

本研究考察了在 GaSb 衬底上通过分子束外延生长的中波红外 II 型 InAs/GaSb 超晶格（SL）。为补偿 InAs 层的天然拉伸应变，在生长过程中探索了两种不同的快门序列。第一种通过在两个界面（即 GaSb-on-InAs 与 InAs-on-GaSb 界面）上利用迁移增强外延生长一层有意的 InSb 层；第二种则利用锑替砷交换在 GaSb-on-InAs 界面处促成类 InSb 界面。通过高分辨 X 射线衍射、原子力显微镜与光致发光光谱，从结构、形貌与光学性质方面比较了两种方法所得的 SL。采用第二种方法，我们在 GaSb 上获得了近应变补偿的 SL，其一阶 SL 卫星峰半高宽为 56 arcsec。在 2 $\mu m$ x 2 $\mu m$ 扫描区域上获得了均方根值约 0.19 nm 的相对光滑表面。最后，展示了截止波长为 5.15 $\mu m$（77K）的 p-i-n 器件结构，其在 -50 mV 下的暗电流水平为 $8.3 * 10^{-8} A/cm^2$，残余载流子浓度为 $9.7 * 10^{14} cm^{-3}$，可与最先进水平相比。