InAs/GaSb超晶格中波红外二极管的Ⅳ特性研究

在探讨InAs/GaSb超晶格中波红外二极管的Ⅳ特性研究时，我们需要深入理解几个关键的技术点和材料特性，以及相关技术在红外探测器领域的应用。以下是详细介绍。 InAs/GaSb超晶格材料系统是一种非常重要的红外探测器材料，它主要的特点是其带隙可调，可以在3到30微米范围内进行调节。这种特性使得它成为了第三代红外焦平面探测器的理想候选材料之一。超晶格结构由InAs和GaSb两种半导体材料交替生长形成，通过调整两种材料的厚度比例，可以实现对光吸收波段的精确控制。此外，InAs/GaSb超晶格材料系统还具有吸收正入射光的能力和低俄歇复合速率的特性，这对于提升探测器的灵敏度和效率非常有利。 然而，在实际的InAs/GaSb超晶格红外二极管应用中，表面漏电问题成为了限制器件性能的主要因素之一。表面漏电问题主要是由于表面存在大量缺陷，尤其是III族元素的空位缺陷，这些缺陷会在表面势垒区形成大量复合中心，导致电流的非理想流动。为了解决这一问题，研究人员通常会采取表面钝化技术，其目的是去除表面的氧化物，饱和表面的悬挂键，并形成一层保护层，从而减小表面漏电。 在这篇研究论文中，采用了两种表面钝化技术，分别是(NH4)2S溶液处理和阳极硫化处理。NH4)2S溶液热浴处理是一种传统的钝化技术，通过将材料浸泡在(NH4)2S溶液中进行表面钝化。而阳极硫化是一种更为先进的钝化技术，它通过化学方法用硫原子取代材料表面的氧原子，形成宽禁带的钝化膜层，这可以进一步提高钝化效率，减少表面漏电。 研究者通过分子束外延（MBE）技术在GaSb衬底上生长了具有p-i-n结构的InAs/GaSb超晶格中波红外光电二极管，并对其进行了(NH4)2S表面钝化处理。研究发现，在较低的正向偏压下，理想因子n大约为2，这时复合电流起主要作用；而当偏压超过0.14V时，理想因子n降低到1左右，表明此时少子扩散电流占据主导地位。通过阳极硫化处理后的表面漏电大大减小，反向偏压下的漏电流密度降低了三个数量级，零偏阻抗R0达到了10^6欧姆，R0A也达到了10^3量级。这说明阳极硫化处理能够显著提高二极管的性能，减少表面漏电对器件性能的影响。 本项研究不仅探讨了InAs/GaSb超晶格中波红外二极管的电学特性，而且着重研究了表面钝化技术对改善器件性能的重要性。通过采用不同钝化技术的对比分析，研究者得出了阳极硫化处理在减小表面漏电和提高零偏阻抗方面的有效性。这项研究对于推动InAs/GaSb超晶格材料系统在红外探测器领域的应用具有重要意义，也为未来的材料设计和器件优化提供了理论和实验基础。