【摘 要】
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InAs/GaSbⅡ类超晶格是由InAs、GaSb两种材料交替生长的薄膜组成。电子(空穴)在相邻的量子阱之间隧穿,形成微带。InAs/GaSbⅡ类超晶格中InAs的导带低于GaSb的价带,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格的这种能带排列结构使电子和空穴局域在不同的半导体材料内,有效的抑制了俄歇复合。InAs/GaSbⅡ类超晶格覆盖的波段范围广(2-30 μm)、俄歇复合小、电子有效质量大、均匀性好,这
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InAs/GaSbⅡ类超晶格是由InAs、GaSb两种材料交替生长的薄膜组成。电子(空穴)在相邻的量子阱之间隧穿,形成微带。InAs/GaSbⅡ类超晶格中InAs的导带低于GaSb的价带,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格的这种能带排列结构使电子和空穴局域在不同的半导体材料内,有效的抑制了俄歇复合。InAs/GaSbⅡ类超晶格覆盖的波段范围广(2-30 μm)、俄歇复合小、电子有效质量大、均匀性好,这些优点使其广泛应用于红外探测。本文的研究工作包括InAs/GaSb Ⅱ类超晶格能带结构、电学和光学特性的计算,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器的计算两部分。(1)采用 Lutiingger-Kohn 的 8 × 8k·p模型,计算了 10MLInAs/10MLGaSb超晶格的能带结构等特性。10 ML InAs/10 ML GaSb超晶格的带隙为0.234 eV,截止波长可以达到5.3μm,光吸收系数可以达到2500 cm-1。是一种优良的红外中波红外材料。(2)研究了 InAs/GaSb Ⅱ类超晶格探测器的暗电流特性。设计了中波p-i-n和nBn型InAs/GaSb探测器。通过计算不同掺杂浓度和温度下的暗电流,高温下,探测器的暗电流以扩散电流为主,降低器件接触层的掺杂浓度可以降低暗电流。对于nBn型红外探测器,势垒结构可以抑制器件的隧穿电流和产生复合电流。(3)在120 K温度下,比较了 p-i-n探测器和nBn探测器的性能。p-i-n型探测器的暗电流密度和RA分别为6.62×10-5A/cm2和3.56×104Ω·cm2,量子效率可达29%。nBn探测器的暗电流密度和RA分别为1.90×10-5 Acm-2和6.65×104Ω·cm2,量子效率可达27%。InAs/GaSb探测器在中波波段有着展示处良好的红外探测能力。
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