InAs基InAs/GaAsSb超晶格长波长红外探测器的ICP蚀刻研究

简介：
本研究聚焦于InAs基InAs/GaAsSb超晶格材料在长波长红外探测器中的应用，着重探讨其ICP蚀刻工艺优化，以提升器件性能与制造良率。 本研究致力于InAs基InAsGaAsSb超晶格长波红外探测器干法蚀刻工艺的研究。这种基于II型超晶格（T2SL）的红外探测器因其高度均匀性、低隧道电流以及较低的Auger复合率，在长波检测中展现出极高的吸引力，适用于军事和民用领域的空间遥感、气象监测及资源勘探等广泛应用。 本研究通过在氯化物氮气(N2)等离子体环境下对InAs和GaSb材料进行感应耦合等离子体(ICP)蚀刻参数的研究，成功开发了适合于InAs基超晶格材料的ICP蚀刻技术。实验表明，优化后的蚀刻条件能够显著提升探测器性能。 在80K温度下测试时，该检测器展示了12微米截止波长和1.5AW响应率的良好表现；同时，在-200mV偏置电压下的暗电流密度为5.5x10^-4Acm²，R0A值达到15Ωcm²。这些结果表明InAs基超晶格LWIR探测器具有巨大的发展潜力。 研究内容包括高质量的InAs基材料超晶格制备、蚀刻参数对体材的影响以及适用于该类材料的ICP蚀刻技术的研发。长波红外探测器的应用前景广阔，因此对其性能改进的研究至关重要。 感应耦合等离子体(ICP)蚀刻是一种利用无线电频率驱动高密度等离子体进行表面精确加工的技术，被证明适用于InAs和GaSb体系中的精细制造过程。通过调控气体流量、射频功率及气压等参数，可以实现对蚀刻速率与方向的有效控制。 本研究中提到的InAsGaAsSb超晶格是一种由交替层状结构组成的新型人工晶体材料，在红外探测器作为吸收区使用时可显著提高器件性能。这种设计能够优化载流子传输并减少复合现象的发生，从而提升整体设备效能。 长波红外探测器的工作机制基于半导体中的光电效应原理：当入射的长波光子被吸收层捕捉后产生电子-空穴对，并在电场作用下形成电流信号；该信号强度直接反映了接收到的辐射量。鉴于InAsGaSb T2SL器件在长波段内的出色性能及其广泛应用前景，它一直是国际研究领域的热点。 综上所述，通过优化ICP蚀刻条件本研究所制备出高性能InAs基超晶格LWIR探测器为同类材料加工技术的进步提供了新思路，并为进一步开发基于该类材料的高效红外检测设备奠定了坚实基础。