GaSb基InAs/GaSb II型超晶格( T2SL)长波红外材料 *E

GaSb基InAs/GaSb II型超晶格( T2SL)长波红外材料 *E

        在解决长波红外光谱域的合适红外技术中,GaSb 衬底上的 InAs/GaSb II型超晶格 (T2SL) 是一种用于高性能冷却红外焦平面阵列 (FPA) 的有吸引力的光电探测器材料,因为它在可操作性和稳定性方面具有潜力。可供GaSb衬底上InAs/GaSb T2SL结构外延片用于长波长红外(LWIR)应用,具体规格参数请参考下表:

InAs GaSb II型超晶格外延片 (1)

1. GaSb基InAs/GaSbT2SL长波红外外延结构参数

CSP22191 – T2SL – LWIR

序号 外延层 材料 厚度(ML) 厚度(Å) 类型 掺杂 掺杂浓度 重复 x
24 接触层 GaSb   0.2    
23 p+ GaSb 8  
22 InSb  
21 InAs  
20 InSb  
19 势垒层 GaSb i    
18 InSb  
17 InAs  
16 InSb  
15 吸收层 GaSb 5E+15  
14 InSb  
13 InAs  
12 InSb  
11 势垒层 GaSb  
10 AlSb 24.38  
9 GaSb  
8 InAs  
7 n+接触层 GaSb  
6 InSb  
5 InAs  
4 InSb  
3 蚀刻停止层 InAs(x)Sb(1-x)     Si  
2 缓冲层 GaSb     nid      
1 衬底 n-GaSb              

 

        与其他材料(Hg1−xCdxTe、InSb、QWIP、QD、VxOy等)相比,InAs/GaSb作为典型的II型超晶格材料,具有许多优点,如带隙的精确调节、高工作温度、大的有效质量、抑制俄歇复合、宽带吸收、垂直角度入射光以及良好的材料生长均匀性。由于俄歇复合的抑制,对于相同的截止波长,InAs/Ga(As)Sb T2SL的载流子寿命预计比MCT的载流子寿命长。InAs/GaSb II型超晶格材料的探测波长只需调整InAs和GaSb层的层厚即可从近红外变为长波红外。特别是对于长波红外(LWIR)和甚长波红外(VLWIR)范围检测,其优势十分明显。 

2. InAs/GaSb T2SL量子结构的性质

        6.1Å族由GaSb、InAs和AlSb半导体组成,形成了一组彼此晶格紧密匹配的化合物(图1a)。通过使用InAs或GaSb作为衬底,许多创新的量子结构可以用于适合光电应用的红外器件的有源区,如激光二极管或光电探测器。这要归功于6.1 Å族的强大灵活性,在80K时,能量间隙范围从0.41 eV(InAs)到1.7 eV(AlSb),以及具有I型、II型或交错II型(III型)能带排列的异质结构(图1b)。

InAs, GaSb and AlSb晶格常数与能带宽度关系、能带排列

图1 (a)化合物半导体的能隙与晶格常数的关系。晶格常数在6.1Å左右的三种半导体InAs、GaSb和AlSb被称为“6.1Å族”,如图虚线红框;(b) InAs、GaSb和AlSb的能带排列。实心矩形表示禁带,并指定了每个二元异质结构之间的偏移类型

        事实上,InAs/GaSb异质界面呈现特定的III型能带排列,其中InAs层的导带低于GaSb层的价带(图1b)。使用这种异质结构来构建超晶格,这种周期性结构的带隙由第一电子微带C1和第一重空穴态V1之间的能量差决定(图2),仅取决于对称(InAs和GaSb层的厚度相同)或不对称(两层中的一层比另一层厚)配置的层厚度。因此,超晶格结构可以在V1和C1微带之间吸收(图2)通过调整层厚度和周期来吸收大的红外辐射。

在基本电子(C1)和重空穴(V1)微带之间发生吸收现象的InAs-GaSb 超晶格结构的示意图 (1)

图2 在基本电子(C1)和重空穴(V1)微带之间发生吸收现象的InAs/GaSb 超晶格结构的示意图

        LWIR探测器是最受欢迎的红外探测器类型之一,因为它们对热成像应用具有无与伦比的适用性。在民事用途方面,LWIR探测器可用于卫星地球观测应用,如环境建模、气象和监视。此外,LWIR波长范围的获取对于气体传感、医学成像和光谱学等科学和工业应用也很重要。

 

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        注:出口该产品需要出口许可证;国内供应不受影响