Các cảm biến hồng ngoại HgCdTe/CdTe/Si được trồng bằng MBE cho hoạt động gần nhiệt độ phòng

Các cảm biến hồng ngoại HgCdTe thông thường cần được làm mát đáng kể để giảm tiếng ồn và dòng rò do quá trình sinh nhiệt và tái hợp gây ra. Mặc dù việc cần thiết phải làm mát lâu nay được cho là cơ bản và không thể tránh khỏi, nhưng gần đây đã có đề xuất rằng tỷ lệ tái hợp và sinh Auger có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng các hiện tượng loại trừ và chiết xuất để tạo ra phân bố điện tích phi cân bằng. Các thiết bị hoạt động với Auger bị kìm hãm yêu cầu kiểm soát chính xác về thành phần, và việc dop các nguyên tố cho và nhận. Sự phát triển thành công của kỹ thuật tạo lớp phân tử phún xạ (MBE) cho HgCdTe đa lớp đã cho phép tạo ra các cấu trúc thiết bị này. Các tính toán lý thuyết cho thấy trình tự lớp p n+ là ưu việt cho hoạt động gần nhiệt độ phòng nhờ vào thời gian sống của điện tích thiểu số dài hơn trong các lớp hấp thụ p-HgCdTe được dop nhẹ. Tuy nhiên, vì nồng độ dop thấp cần thiết cho sự hấp thụ và hoạt động phi cân bằng dễ đạt được hơn trong các vật liệu loại n, và vì trung tâm Shockley-Read nên được giảm thiểu để thu được lợi ích từ việc kìm hãm Auger, chúng tôi đã tập trung vào các cấu trúc p+ n. Các đi-ốt quang phẳng được hình thành trên các nền CdTe/Si (211) bằng cách cấy As tiếp theo là một chuỗi ba bước nhiệt luyện. Nền Si đường kính ba inch được sử dụng vì chúng có chất lượng cao, chi phí thấp và có sẵn trên diện tích lớn. Nhờ sự phát triển này, các mảng phẳng tiêu điểm lớn (FPAs) hoạt động ở nhiệt độ phòng là khả thi trong tương lai gần. Các cấu trúc được đặc trưng bởi FTIR, nhiễu xạ tia X, đo Hall phụ thuộc nhiệt độ, thời gian sống của điện tích thiểu số bằng suy giảm quang dẫn, và ellipsometry tại chỗ. Để nghiên cứu ảnh hưởng tương đối của hiệu ứng khối lượng và bề mặt, các thiết bị có diện tích hoạt động từ 1.6 x 10−5 cm2 đến 10−3 cm2 đã được chế tạo. Các thiết bị diện tích nhỏ hơn cho thấy hiệu suất tốt hơn về đặc điểm phân cực ngược, chỉ ra rằng chất lượng khối lượng có thể được cải thiện hơn nữa. Tại 80 K, dòng rò trong điều kiện không phân cực của một đi-ốt 40 m x 40 m với bước sóng cắt 3.2 m là 1 pA, sản phẩm R0A là 1.1 x 10^4 cm2 và điện áp phá vỡ là trên 500 mV. Thiết bị cho thấy đáp ứng 1.3 x 10^7 V/W và độ nhạy phát hiện ở 80 K là 1.9 x 10^11 cm-Hz1/2/W. Tại 200 K, dòng rò trong điều kiện không phân cực là 5 nA và sản phẩm R0A là 2.03 cm2, trong khi điện áp phá vỡ giảm còn 40 mV.