本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料。
背景技術(shù)：
隨著紅外探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外隱身技術(shù)也在不斷提高，通過使在特定波段上目標(biāo)與環(huán)境背景具有相似的發(fā)射率，從而導(dǎo)致紅外目標(biāo)對(duì)比度的下降，難以識(shí)別。若一個(gè)熱成像系統(tǒng)能在多波段對(duì)目標(biāo)和環(huán)境的輻射特征進(jìn)行同時(shí)探測(cè)，通過對(duì)比不同輻射波長(zhǎng)下的輻射特征，就可以對(duì)復(fù)雜的背景進(jìn)行抑制，實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)不受環(huán)境的制約，準(zhǔn)確地提取目標(biāo)特征，提高對(duì)目標(biāo)的探測(cè)效果，在目標(biāo)搜尋、導(dǎo)彈預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察等軍事和相關(guān)的民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
疊層雙色HgCdTe材料的制備是實(shí)現(xiàn)雙色探測(cè)器的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的短/中波雙色探測(cè)器采用碲鋅鎘(CdZnTe)作為襯底材料，材料的成本很高，機(jī)械強(qiáng)度較差，生長(zhǎng)過程中溫度控制較難，并且在(211)晶向的襯底磨拋工藝方面難度很大，表面損傷較多，這就導(dǎo)致外延HgCdTe后表面缺陷密度較高；同時(shí)其難以實(shí)現(xiàn)大尺寸材料制備，限制了雙色器件向大面陣方向發(fā)展。Si襯底作為一種替代襯底材料具有：更大面積的襯底、更低的襯底材料成本、與Si讀出電路的自動(dòng)熱應(yīng)力匹配、較高的機(jī)械強(qiáng)度和平整度及潛在的實(shí)現(xiàn)單片式紅外焦平面(IRFPA)的能力等特點(diǎn)，是一種極佳的替代襯底材料。同時(shí)Si基單色HgCdTe材料經(jīng)過多年的研究發(fā)展，在短波和中波方面已經(jīng)基本成熟，甚至獲得了質(zhì)量很好的長(zhǎng)波HgCdTe材料；其中短波、中波器件規(guī)模達(dá)到2k×2k同時(shí)性能可以和碲鋅鎘基器件媲美。但是，現(xiàn)在并沒有一種硅基短/中波雙色碲鎘汞材料。
此外，在器件結(jié)構(gòu)方面，美國(guó)Raytheon公司、Teledyne公司等均采用原位摻雜直接成結(jié)的疊層結(jié)構(gòu)，DRS公司直接采用粘接技術(shù)，這些技術(shù)路線在具體實(shí)現(xiàn)起來尤其是原位摻雜技術(shù)難度較大，并且與現(xiàn)有的器件工藝路線不兼容。法國(guó)Sofradir公司采用半平面雙注入結(jié)構(gòu)，材料的生長(zhǎng)過程相對(duì)簡(jiǎn)單，熱處理工藝難度降低，器件工藝也和目前工藝兼容，同樣可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)探測(cè)，并且目前沒有證據(jù)表明其芯片性能比原位摻雜成結(jié)疊層結(jié)構(gòu)的性能差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中尚未出現(xiàn)硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的空白，本實(shí)用新型提供了一種硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料。
本實(shí)用新型提供的一種硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料，包括：硅基復(fù)合襯底，以及在所述硅基復(fù)合襯底上由下到上依次排列的碲鎘汞短波吸收層、碲鎘汞阻擋層和碲鎘汞中波吸收層；
所述碲鎘汞短波吸收層為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.4～0.41；
所述碲鎘汞阻擋層為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.5～0.55；
所述碲鎘汞中波吸收層為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.3～0.31。
本實(shí)用新型有益效果如下：
本實(shí)用新型實(shí)施例通過在硅基復(fù)合襯底上由下到上依次排列特殊組分的碲鎘汞短波吸收層、碲鎘汞阻擋層和碲鎘汞中波吸收層，得到硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中沒有硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的空白。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1的半平面雙注入器件結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，10、硅基復(fù)合襯底；20、碲鎘汞短波吸收層；30、碲鎘汞阻擋層；40、碲鎘汞中波吸收層；11、CdTe緩沖層；12、ZnTe緩沖層、13、As鈍化層；14、Si(211)襯底。
具體實(shí)施方式
下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
為了填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中尚未出現(xiàn)硅基短/中波雙色碲鎘汞材料的空白，本實(shí)用新型提供了一種硅基短/中波雙色碲鎘汞材料及其制備方法，以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不限定本實(shí)用新型。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料，圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料包括：硅基復(fù)合襯底10，以及在所述硅基復(fù)合襯底上由下到上依次排列的碲鎘汞短波吸收層20、碲鎘汞阻擋層30和碲鎘汞中波吸收層40；
所述碲鎘汞短波吸收層20為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.4～0.41；
所述碲鎘汞阻擋層30為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.5～0.55；
所述碲鎘汞中波吸收層40為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.3～0.31。
由于器件采用背照式，即光從Si襯底方向射入，因此需要先生長(zhǎng)短波吸收層，而后再進(jìn)行中波吸收層的生長(zhǎng)；而為了防止短波吸收層和中波吸收層之間產(chǎn)生串音，需在兩層之間生長(zhǎng)一層碲鎘汞阻擋層進(jìn)行起到隔離作用。
同Si基單色HgCdTe材料相同，Si基復(fù)合襯底是疊層雙色HgCdTe材料及器件的基礎(chǔ)。在材料設(shè)計(jì)上面，Si基復(fù)合襯底的設(shè)計(jì)沒有太大差別，即在Si襯底表面分別生長(zhǎng)砷(As)鈍化層、碲化鋅(ZnTe)緩沖層及碲化鎘(CdTe)緩沖層。優(yōu)選的，所示硅襯底為Si(211)襯底。
作為一種具體的實(shí)施方式，所述碲鎘汞短波吸收層20為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.4；所述碲鎘汞阻擋層30為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.5；所述碲鎘汞中波吸收層40為Hg1-xCdxTe，其中x＝0.3。
各層材料的厚度經(jīng)過我們前期理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，碲鎘汞短波吸收層20需不小于4.5μm，一般為5～6μm；碲鎘汞阻擋層30的目的是為了防止電流在中波及長(zhǎng)波吸收層之間流動(dòng)產(chǎn)生串音，通過異質(zhì)結(jié)模型計(jì)算后，在0.5-0.55組分的情況下，應(yīng)不小于1μm，一般為1.0～1.2μm；碲鎘汞中波吸收層40的厚度設(shè)計(jì)要同時(shí)兼顧吸收層效率及器件工藝過程中刻蝕、電極等工藝的實(shí)現(xiàn)難度，為4.5～4.8μm。
作為一種具體的實(shí)施方式，所述碲鎘汞短波吸收層20的厚度為5μm；所述碲鎘汞阻擋層30的厚度為1.2μm；所述碲鎘汞中波吸收層40的厚度為4.5μm。
為了更加詳細(xì)的說明本實(shí)用新型硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料，給出實(shí)例1。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，14表示Si襯底；13表示As鈍化層，保持材料的極性，確保B面生長(zhǎng)；12表示遷移增強(qiáng)(ZnTe)緩沖層，主要為了維持材料能夠沿(211)晶向生長(zhǎng)，同時(shí)保證二維生長(zhǎng)；11表示緩沖層，主要阻擋失配位錯(cuò)，確保HgCdTe外延層的高質(zhì)量；20表示碲鎘汞短波吸收層；30表示碲鎘汞阻擋層，防止短波和中波層之間串音；40表示碲鎘汞中波吸收層。
本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1的的硅基短/中波疊層雙色碲鎘汞材料為半平面雙注入結(jié)構(gòu)，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1的半平面雙注入器件結(jié)構(gòu)示意圖，在圖3中20表示碲鎘汞短波吸收層，30表示碲鎘汞阻擋層，40表示碲鎘汞中波吸收層。本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)例1將Si基材料和半平面雙注入結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來，得到器件工藝兼容度高、成本低、大尺寸的短/中波雙色探測(cè)器材料。
以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。