红外与毫米波学报
2022, 41(6): 1002
采用原子层沉积技术制备 Al2O3薄膜作为 InSb材料介电层，制备了 MIS器件，研究了金属化后不同退火温度对界面特性的影响。利用 C-V测试表征了 MIS(metal-insulator-semiconductor)器件的界面特性，结果表明 Al2O3介电层引入了表面固定正电荷，200℃和 300℃退火处理可有效减小慢界面态密度，利用 Terman法得到了禁带界面态密度分布，表明 200℃退火可使禁带中央和导带附近的界面态密度显著减小。同时文章对 C-V曲线滞回的原因进行了分析，认为 Al2O3介电层中离界面较近的负体陷阱电荷是主要影响因素。实验证明了 200℃～300℃的退火处理可有效改善 InSb/Al2O3界面质量。
锑化铟 C-V特性 金属化后退火 原子层沉积 Indium Antimonide, C-V, post metalization annealin
本文分别以加双氧水的化学机械抛光和未加双氧水的纯机械抛光方式对 InSb晶片进行表面处理，通过分析氧化膜的生成，以及对 InSb晶片的表面划痕、表面粗糙度和表面损伤的表征，开展了两种不同抛光方式下 InSb晶片的表面质量对比研究。结果表明，在化学机械抛光过程中， InSb晶片表面有氧化层生成，该氧化层能保护材料表面免受损伤；并且发现加入双氧水作为抛光液的化学机械抛光方法能够获得较好表面质量的 InSb晶片，其表面几乎无划痕，粗糙度降至 0.606 nm，平整度约 6.916 nm，且表面损伤明显降低。
表面质量 抛光 氧化层 化学机械抛光 机械抛光 InSb InSb, surface quality, polishing, oxide layer
采用3 种不同钝化膜制备InSb 探测器，测试不同周长/面积比二极管芯片的I-V 特性曲线，通过对偏置电压为－0.1 V 时的暗电流密度进行比较，分析了表面漏电流对InSb 探测器性能的影响。实验结果表明SiO2＋SiNx 复合膜能大幅度降低器件表面暗电流，C-V 测试结果也表明复合钝化膜能大幅度降低了界面固定电荷。将复合钝化膜应用到128×128 15 ?m InSb 焦平面探测器上，探测器芯片优值因子R0A≥5×104 ?·cm2，较之前（R0A≈5×103 ?·cm2）得到了极大改善。
钝化膜 InSb 探测器 暗电流 固定电荷 passivation film, InSb detector, dark current, fix
为了在红外成像系统中实现高效的自动对焦功能，深入分析和讨论了红外成像系统中自动对焦功能的优化方法及特点。结合具体的工程化应用，提出了一种对图像清晰度评价函数局部随机起伏噪声的估计方法，该方法可以提高自动对焦功能的可靠性，通过将图像清晰度评价函数的灵敏度作为反馈量引入爬坡过程，优化了爬坡算法的收敛速度。其优化方法在工程应用中的实施效果，验证了设计的正确性，优化方法的有效性。
自动对焦 红外成像 图像清晰度评价函数 爬坡算法 自动对焦窗口 auto-focusing, infrared imaging system, image shar
1 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
2 浙江大学硅材料国家重点实验室, 浙江杭州 310027
能够直观地“看到”半导体材料中制作的 p-n结, 对于半导体器件的设计和制造工艺很有意义, 知道 p-n结的厚度及其在样品中的位置, 有利于设计器件的结构、保护膜的厚度、电极的尺寸等, 也可以优化离子注入、表面处理、电路互联等工艺参数。本文用 EBIC(电子束诱生电流)法观察了 InSb半导体器件中的 p-n结。同时观察到了器件中的肖特基结, 其中肖特基结显示出明显的温度特性：温度降低, 肖特基结响应区域扩大, 温度降至 80 K, Cr-InSb肖特基结响应区域可扩展至 47 .m。用离子注入法在 InSb材料中制成的 p-n结其空间电荷区并不呈对称的空间分布, 靠 n区一侧的空间电荷区较薄, 电荷密度较大, 靠 p区一侧的空间电荷区较厚, 电荷密度相对较小。作为一种常用的观察分析工具, EBIC法在观察分析半导体器件结构方面有透视和显微等优点。
电子束诱生电流 肖特基结 p-n结 InSb半导体器件 electron beam induced current, Schottky junction,
1 云南师范大学 物理与电子信息学院，云南 昆明 650500
2 云南省光电信息技术重点实验室，云南 昆明 650500
3 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
表面抛光及腐蚀是InSb 红外焦平面探测器芯片制备的重要工艺。本文针对腐蚀后粗糙表面、腐蚀坑和精抛后“亮点”等问题，分析了压力、转速、抛光料配比、滴料速度等工艺条件对InSb形貌的影响。实验发现，在压力低于4.5 N、转速低于80 r/min、抛料配比为1:1、滴料速度小于1滴/s 或加入氧化剂H2O2 时，InSb 芯片表面“亮点”得到了有效的解决。采用自行研制的AB 腐蚀液对抛光后的材料进行腐蚀，消除损伤层，处理后InSb 芯片表面光亮、平整。经表面处理过的芯片制备而得器件所测I-V 曲线得出：暗电流大幅降低，R0A 为8.16×102 Ω·cm2，黑体探测率D* 为3.1×1010 cm·Hz1/2 ·W-1 。
InSb 芯片 表面亮点 机械抛光 材料腐蚀 InSb chip bright spot on the surface mechanical polishing material corrosion
锑基红外光敏材料具有优越的光电转换效率，材料结构稳定、可生产性强，并具备低暗电流和高工作温度（HOT）的优势，符合未来红外探测系统小尺寸、轻重量、低功耗（SWaP）的要求。目前，工程化研制高工作温度红外探测器的锑基材料主要有3 类：InSb、锑基II 类超晶格和InAsSb，国外已报道了640×512、1024×1024 和2040×1156 规格的焦平面阵列，工作温度提高到150 K 以上。本文从材料特性和器件结构、像元尺寸及工艺技术来阐述国内外锑基高工作温度红外探测器的研究状况。
高工作温度（HOT） II 类超晶格 high operation temperature（HOT） SWaP SWaP InAsSb InAsSb InSb InSb Type-II superlattice
利用碲镉汞（HgCdTe）体晶材料，采用HgCdTe 材料拼接技术、磨抛技术等成熟的探测器芯片制备工艺以及三级热电制冷技术，设计并研制出了热电制冷型13 元HgCdTe 中波红外光导探测器。在－50℃时，峰值电压响应率可达2.7×104 V/W，峰值探测率达到2.3×1010 cm·Hz1/2·W－1，响应波段在3.0～4.6 μm 之间，峰值响应波长为4.2 μm。
红外探测器 碲镉汞 热电制冷 infrared detectors HgCdTe thermoelectric cooled
分析了光伏 InSb探测器响应时间与量子效率、反向饱和电流的关系,设计出量子效率为0.61～0.56、响应时间为 20～60 ps的锑化铟(InSb)红外探测器,实验制备了台面 p＋-on-n结构的探测器。通过 I-V、C-V测试验证了制备的器件物理参数与设计值吻合。采用脉冲响应测试了 InSb探测器的响应时间(0.3.s),由于封装和其他分布电容的限制,响应时间测试值与理论计算值存在差距。
红外探测器 锑化铟(InSb) 响应时间 量子效率 台面 PN结 infrared detector InSb response time quantum efficiency mesa PN structure
