研究目的
通过采用InxAl1?xAs渐变层和AlAs缓冲层，在GaAs衬底上研制InAs p-i-n光电探测器，将短波红外（SWIR）探测器的性能扩展至超过常规InGaAs光电探测器1.7 μm的截止波长。
研究成果
采用InxAl1?xAs渐变缓冲层在GaAs衬底上生长的InAs p-i-n光电探测器在室温下实现了1.5-4微米红外波段的工作，其在3.3微米波长处的探测率为1.65×10? cm·Hz1?2·W?1。该研究凸显了这种方法突破传统InGaAs光电探测器限制、提升短波红外探测器性能的潜力。
研究不足
该研究承认InAs晶圆成本高昂以及基于InAs的探测器存在制造技术难题。GaAs与InAs之间的晶格失配会导致缺陷，虽然采用渐变缓冲层可缓解但无法完全消除这些缺陷。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用分子束外延（MBE）技术在GaAs衬底上生长InAs薄膜，通过InxAl1?xAs渐变层和AlAs缓冲层来缓解晶格失配问题。
2：样品选择与数据来源：
InAs薄膜生长于半绝缘（SI）GaAs（001）衬底上。
3：实验设备与材料清单：
样品生长使用Riber紧凑型21E固态源MBE系统。电学性能通过Ecopia HMS-3000霍尔测量系统测试，表面形貌采用Park Systems XE-100原子力显微镜分析，晶格间距由Rigaku ATX-G X射线衍射仪测定，微观结构通过TECNAI F20 G2 SuperTwin透射电子显微镜研究。
4：实验流程与操作步骤：
生长过程包括衬底脱气、GaAs衬底去氧化、沉积GaAs缓冲层，随后在控温及生长速率条件下依次生长InxAl1?xAs渐变缓冲层和InAs层。
5：数据分析方法：
通过分析电学性能、表面形貌、晶格间距及微观结构，评估InAs薄膜质量及光电探测器性能。
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获取完整内容-
Rigaku ATX-G XRD
ATX-G
Rigaku
Used for measuring lattice spacing on the out-of-plane samples.
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TECNAI F20 G2 SuperTwin TEM
F20 G2 SuperTwin
FEI
Used for studying the microstructure of the samples.
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Riber compact 21E solid source MBE system
21E
Riber
Used for growing InAs films on GaAs substrates with InxAl1?xAs graded and AlAs buffer layers.
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Ecopia HMS-3000 Hall Measurement System
HMS-3000
Ecopia
Used for measuring electrical properties such as resistivity, carrier mobility, and carrier concentration.
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Park systems XE-100 AFM
XE-100
Park systems
Used for analyzing surface morphology of the samples.
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