[发明专利]提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法及铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格及其应用

说明书

本发明的目的是针对现有技术由于铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格的晶内界面多，使得材料的生长难度提高，材料的生长成本高、生产设备寿命低的不足，提供一种提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法及铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料及其应用，这种提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法，通过增加所述铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格单胞中InSb层的应力，改变超晶格材料的能带结构，增加所述铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格红外探测器材料截止波长，采用本发明方法，可以改变能带结构增加超晶格红外探测材料的截止波长，得到的铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料制成的器件具有更高的探测率，减少了材料界面数量，减少了层级，且进一步提高了铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料的探测波长和探测率。

技术领域

本发明涉及铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格及红外探测器材料技术领域，特别涉及铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料及提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的的方法。本发明是对已知的InAs/GaSb组成的第二类超晶格的晶格层结构进行改进并给出了提高第二类超晶格材料截止波长的方法并公开了本发明结构的铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料的应用。

背景技术

与其它红外探测器相比，铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格红外探测器具有响应波段精确可控，响应波段宽、工作温度高、载流子寿命长、量子效率高、暗电流低和均匀性好及光学性能优异的特点；由InAs，InSb，GaAs或者GaSb重复性的沉积薄膜得到的超晶格材料显示了特殊的材料性能，例如有效的半导体能隙能，这些性能可以通过改变超晶格膜层厚度或者超晶格单位晶胞结构来实现。

在专利号为 US8426845B2专利申请日为2013年3月23日的美国专利中公开了一种InAs和GaSb组成的第二类超晶格，它是一种长波红外超晶格，它在超晶格的单元晶胞中添加一层或者多层锑化铟，来调整超晶格的有效能隙能的自由度。通过向超晶格的晶胞中添加一层或者多层砷化镓则平衡由插入锑化铟层引起的晶格应力。它通过改变每个周期内每层InSb层厚度来调节超晶格可见光截止波长，通过在GaSb层和/或InAs层内增插入薄的GaAs层来补偿由于InSb厚度增加带来的应力，超晶格内的GaAs内层的应用补偿了由InSb层引起的超晶格质量的损失。采用上述结构的超晶格，尽管其可见光截止波长有所提高，使红外探测器的优点可以在更宽的范围内得到应用，但是，由于此种结构的超晶格中是在InAs或GaSb材料中插入了GaAs层，得到了一种对称的结构，它不仅需要在同一晶胞内的InAs或GaSb插入InSb，还在两相邻晶胞的InAs和GaSb间插入InSb，因此，每个晶胞中不同材料间形成的界面增多，使得材料的生成难度提高，也就是材料的生成成本提高，质量下降、设备的寿命降低，比如，在一个周期内假设原有四个界面，每增加两个界面设备的寿命会降低50%，同时设备的探测率不高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术由于铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格的晶内界面多，使得材料的生长难度提高，材料的生长成本高、生产设备寿命低的不足，提供一种提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法及铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格材料及其应用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法，通过增加所述铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格单胞中InSb层的应力，改变超晶格材料的能带结构，增加所述铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格红外探测器材料截止波长；

所述的提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法，通过增加InSb层的厚度增加所述InSb层的应力；

所述的提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法， InAs和GaSb的单位晶胞内部界面层是InSb层在InSb界面层加入InSb层，来增加所述铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格中晶格的应力；

所述的提高铟砷/镓锑超晶格红外探测器材料截止波长的方法，通过在铟砷/镓锑Ⅱ类超晶格中在晶胞与晶胞的界面加入GaAs层给单位晶胞加入反向应力，补偿由InSb层加入引起的单位晶胞的应力，使单位晶胞的静应力为0；