MBE生长的InAs/GaSb超晶格红外二极管IV特性与表面优化

本文主要探讨了InAs/GaSb超晶格材料在波红外二极管（Mid-Infrared Photodiodes）中的应用，由郭杰、张小雷等人进行的研究工作。研究团队利用先进的分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）技术在GaSb基片上生长了一种pin结构的InAs(8ML)/GaSb(8ML)超晶格结构，这种结构特别适合于红外光探测领域。 IV特性是衡量半导体器件性能的关键指标，它反映了二极管在不同电压下的电流行为。实验结果显示，当正向偏置电压较低时，二极管表现出理想的因子n约为2，这表明此时复合电流起着主导作用。复合电流是指载流子在势垒区重新结合的过程，其效率直接影响到二极管的响应速度和效率。在较低的电压下，复合过程相对高效，有利于信号的捕获。 然而，当偏压超过0.14V时，n值下降至接近1，这表明少子扩散电流开始占据主导地位。少子是由于载流子在电场作用下产生的少数载流子，它们的扩散运动会影响二极管的性能，特别是对于高速和高灵敏度的应用来说，这可能是个挑战。 研究还指出，由于表面势垒区中III族元素空位缺陷的存在，会导致大量的复合中心，这会增加表面漏电现象。表面漏电是影响二极管性能的一个重要因素，它可能导致信号损失和非线性效应。 为了改善这个问题，研究者采用了阳极硫化处理技术。通过这一处理，表面漏电显著减少，反向漏电流密度降低了三个数量级，显示出显著的改进。零偏阻抗R0（即开路电阻）达到了106欧姆的高水平，而R0A（即温度系数）则达到103量级，这表明二极管的稳定性和温度响应得到了优化。 这篇研究深入探讨了InAs/GaSb超晶格在红外二极管中的应用，并通过优化工艺如阳极硫化处理，提高了器件的性能，这对于推进红外光电子技术的发展具有重要意义。这项研究的结果可以为设计和制造高性能的红外光电探测器提供有价值的数据支持。