短波红外InGaAs_InP光伏探测器系列的研制_张永刚

第25卷第1期2006年2月

文章编号:1001-9014(2006)01-0006-04

红外与毫米波学报

J.InfraredMillim.Waves

Vo.l25,No.1

February,2006

短波红外InGaAs/InP光伏探测器系列的研制

张永刚, 顾 溢, 朱 诚, 郝国强, 李爱珍, 刘天东

(中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海 200050)

摘要:采用气态源分子束外延方法及应用有源区同质结构及较薄的组分渐变InxGa1-xAs缓冲层,研制了波长扩展

的InGaAs/InP光伏探测器系列,其室温下的截止波长分别约为1.9Lm,2.2Lm.和2.5Lm.对此探测器系列在较宽温度范围内的性能进行了细致表征,结果表明在室温下其R0A乘积分别为765,10.3和12.78cm2,比室温降低100K时其暗电流和R0A可改善约3个量级.瞬态特性测量表明此探测器系列适合高速工作,实测响应速度已达数十ps量级.

关 键 词:光伏探测器;短波红外;InGaAs;气态源分子束外延中图分类号:TN2 文献标识码:A

FABRICATIONOFSHORTWAVELENGTHINFRAREDInGaAs/InP

PHOTOVOLTAICDETECTORSERIES

ZHANGYong-Gang, GUY,i ZHUCheng, HAOGuo-Qiang, LIA-iZhen, LIUTian-Dong

(StateKeyLaboratoryofFunctionalMaterialsforInformatics,ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology,

ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050,China)Abstract:Usinghomo-junctionstructureandrelativethinlineargradedInxGa1-xAsasthebufferlayer,extendedwave-lengthInGaAs/InPphotodetectorserieswithcut-offwavelengthofabout1.9,2.2and2.5Lmatroomtemperaturewere

grownbyusingGSMBE,andtheirperformancesoverawidetemperaturerangewereextensivelyinvestigated.Resultsshow

2

thatatroomtemperaturetheirR0Aproductsare765,10.3and12.78cmrespectively.Coolingdown100Kfromroomtemperature,aboutthreeordersofimprovementcouldbeobtainedforthedarkcurrentandR0Aproduct.Transientmeas-urementsshowthatthosedetectorsarequitesuitableforhighspeedapplications,andtheirresponsespeedisscoresofps.Keywords:photovoltaicdetector;shortwavelengthinfrared;InGaAs;GSMBE

引言

短波红外(1~3Lm)波段的光电探测器及其阵列在红外遥感

[1]

为使InGaAs探测器的截止波长向长波方向拓展,即制作所谓波长扩展的InGaAs探测器,就需要

增加InGaAs中In的组分从而使材料的禁带宽度相应减小.例如,要将InGaAs探测器的截止波长从1.7Lm扩展至1.9,2.2或2.5Lm,就需要使In的组分从0.53增加至0.6,0.7,或0.8,这会使InGaAs和InP衬底间有+0.5%,+1.16%和+1.85%这样大的晶格失配.在此情况下为保证良好的材料质量从而防止探测器性能劣化,就必须引入合适的缓冲层结构.用氢化物气相外延(HVPE)有机物气相外延(MOVPE)

[6~8]

[1,3,4,5]

、夜视、温度测量及气体测量等方

[2]

面都有重要应用.在此波段上除碲镉汞和锑化物

外,三元系的InGaAs也是性能优良的的制作光电探

测器的材料.对于InGaAs,由于其具有很好的材料稳定性及良好的抗辐照性能,并且有更成熟的材料生长和器件工艺技术可资利用,因此可以期望探测器具有更佳的表现,特别是在较高的工作温度及强辐照环境下.采用与InP晶格匹配的In0.53Ga0.47As材料制作的探测器其截止波长约为1.7Lm,它们在光通信等领域已得到了广泛应用,并已充分证明了其优异性能.

收稿日期:2005-04-15,修回日期:2005-10-16

或金属

方法制作的具有不

同缓冲层及有源结构的波长扩展InGaAs探测器已有一些报道,对其性能也进行了充分评估,但采用分子束外延方法制作这样的探测器仍是一个挑战.与

Receiveddate:2005-04-15,reviseddate:2005-10-16

基金项目:国家/9730项目基金(G20000683)国家/8630项目基金(2002AA313040)作者简介:张永刚(1957-),男,上海市人,研究员,主要研究方向:化合物半导体光电材料与器件.

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