科技成果

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成果名称: 新型非制冷红外探测晶体材料MIT(碲铟汞)的合成、生长、性能表征与应用基础研究

成果登记号: 9612018Y0467

第一完成单位: 西北工业大学

联 系 人: 常威威

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 电子信息

应用行业: 制造业

成果简介:

    HgInTe(MIT)半导体材料具有较宽的温度范围和良好的温度稳定性,可在室温下工作,是适用于1.3 μm和1.5 μm这两个窗口波段信号收集的重要光电通信材料,具有良好的抗电离辐射性能,稳定性好,在较宽的电子能量(0.74~3.0 eV)范围内,具有较高的光导量子效率。MIT的上述优点使其在红外光电探测领域具有重要的应用前景,因而研究MIT晶体的成分设计和控制、单晶生长技术及物理性能表征具有重要的意义。该课题发展新型非制冷红外探测器为目标,开发可在室温环境下工作的新型近红外探测器材料MIT晶体的制备技术。在大直径MIT多晶锭的合成技术、单晶生长技术、质量测量与评定方法等方面取得多项技术突破,解决了大尺寸MIT单晶生长过程的相关工艺及关键技术问题,提出了MIT晶体生长缺陷类型及控制方法,并增加了对MIT与金属(In、Au)的接触特性及MIT近红外半导体器件制备工艺的探索性研究工作。取得的主要研究成果如下:

  (1)完成MIT晶体材料的成分设计与优化,建立了MIT能带宽度与组份的统计模型;

  (2)解决了晶体合成过程的高汞压和成分均匀性控制问题,实现符合标准化学计量比的MIT材料合成;

  (3)掌握了大尺寸MIT单晶生长技术,优化设计了温度场和晶体生长速率,MIT晶锭性能指标基本达到预期要求;

  (4)掌握了将单色X射线定向技术和EBSD技术相结合的一种定向切割MIT晶体任意晶面的新方法;

  (5)提出了MIT晶体缺陷的测试技术,获得了MIT晶体成分偏析,孪晶、位错和各种点缺陷的分布规律及控制技术;

  (6)提出了一种利用MIT红外透过率评价晶体质量的方法,并建立了MIT晶体的红外透过率与晶体性能之间的统计模型;

  (7)获得了MIT晶锭不同位置的电学性能参数,确定了MIT晶体费米能级的位置,并建立了MIT晶体的禁带宽度与组份的统计关系;

  (8)获得了不同金属In、Au与MIT晶体的接触特性,掌握了Au电极制备工艺对Au/MIT接触性能的影响规律,并取得了MIT晶体的功函数和电子亲和能;

  (9)建立了开放体系和真空密封体系中MIT晶体的热稳定性模型,提出了MIT的热膨胀行为及其影响因素,修正了文献中的无序-有序相变温度;

  (10)初步试制出MIT单元探测器件,其响应光谱范围在1.5-1.6 μm之间,并具有较好的抗辐射特性。