3in长波Ⅱ类超晶格分子束外延工艺优化研究

摘要

为提升大面阵Ⅱ类超晶格红外探测器的性能、产量和材料质量,对3 in长波In As/GaSb Ⅱ类超晶格分子束外延(Molecular Beam Epitaxy,MBE)生长工艺优化进行了研究.结合反射式高能电子衍射(Reflection High-Energy Electron Dif-fraction,RHEED)条纹研究了不同的去氧化层温度和生长温度对3 in外延片质量的影响.使用光学显微镜、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)、表面颗粒检测仪、白光干涉仪、高分辨X射线衍射仪(High-Resolution X-Ray Dif-fractometer,HRXRD)以及X射线衍射谱模拟分别对外延片的表面形貌、均匀性和晶格质量进行了表征.优化后外延片1 μm以上缺陷的密度为316 cm-2,粗糙度为0.37 nm,总厚度偏差(Total Thickness Variation,TTV)为 19.6 μm,77 K下截止波长为9.98 μm.在2 in长波Ⅱ类超晶格分子束外延生长工艺的基础上,研究了增大GaSb衬底尺寸后相应生长条件的变化情况.这对尺寸增大后Ⅲ-Ⅴ族分子束外延工艺条件的调整具有参考意义,也为锑基Ⅱ类超晶格红外探测器的面阵规模、质量和产能提升奠定了基础.