研究目的
提出一种通过在p型PbTe外延层上覆盖绝缘ZnTe层来构建新型异质结构PbTe/ZnTe,并基于该创新异质结构开发高性能室温横向光伏中红外光电探测器。
研究成果
通过X射线光电子能谱测定带隙偏移,制备了一种新型异质结构PbTe/ZnTe,并揭示了高导电界面反型层的起源。基于该新型异质结构,利用高导电反型层实现了具有极快响应速度的中红外(MIR)横向光伏效应(LPE)。通过在PbTe/ZnTe表面创新性地设计非对称遮光光掩模,首次实现了基于LPE的室温高性能MIR光电探测器,其波长覆盖范围为1.2微米至4.8微米。
研究不足
PbTe/ZnTe液相外延光电探测器的响应度比典型PbTe二极管低约一个数量级,但通过调整光掩模间隙的尺寸和位置仍可将其优化至更高水平。
PbTe/ZnTe异质结构由碲化物分子束外延系统生长,其本底压强优于2×10?1?托。首先,在新鲜解理的BaF?(111)衬底上生长了1微米厚的PbTe薄膜。随后,采用ZnTe化合物蒸发源以10纳米/分钟的生长速率,在PbTe薄膜上外延沉积了50纳米厚的ZnTe薄膜。生长后的X射线衍射测量表明,PbTe和ZnTe外延层均呈(111)晶向取向。通过常规紫外光刻技术定义器件图形,并采用刻蚀工艺获得台面结构。随后利用热蒸发沉积法和剥离工艺制备了Cr(5纳米)/Cu(50纳米)/Au(50纳米)多层金属电极。在电极制备完成后,通过磁控溅射在台面有源区沉积绝缘Ta?O?层,以实现遮光光掩模与器件其他部分的电学隔离。最后采用与制备电极类似的工艺,在绝缘层上方沉积了由Cr(5纳米)/Au(100纳米)多层金属构成的遮光光掩模。
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