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铍掺杂InAsSb中的载流子浓度与输运特性及其在红外传感应用中的研究

DOI：10.1016/j.infrared.2018.11.024 期刊：Infrared Physics & Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要： III-V族红外探测器有源区中精确的p型掺杂对于优化探测器设计和整体性能至关重要。虽然大多数III-V探测器吸收层为n型（如nBn结构），但采用p型吸收层的少数载流子器件由于少数载流子电子具有更高迁移率，理论上可实现更高的量子效率。然而，对于窄带隙InAsSb材料，确定空穴载流子浓度存在额外挑战——该材料表面及其与下层生长界面的电子积累效应可能干扰测量。电子积累层会形成高电导电子通道，主导电阻率和霍尔效应传输测量结果。因此，为准确测定体相空穴浓度和迁移率，研究团队对GaSb衬底上一系列p型掺杂InAs0.91Sb0.09样品进行了温场依赖性传输测量，并结合多载流子拟合分析。结果显示：77K（300K）时实测空穴浓度和迁移率分别为1.6×101? cm?3（2.3×101? cm?3）和125 cm2V?1s?1（60 cm2V?1s?1），与预期Be掺杂浓度~2×101? cm?3相符。通过表面处理实验确认其中一种电子传导群体源自表面，变温测量（15-390K）证实了样品中不同载流子类型的存在，并成功提取出体相重空穴、界面载流子及表面电子的传输特性。体相载流子的高温区显示本征载流子热激活特征（带隙EG~258 meV），低温数据表明Be掺杂原子的激活能EA~22 meV。最终温度分析确认表面电子载流子在30K（300K）时具有4500 cm2V?1s?1（4300±100 cm2V?1s?1）的迁移率和5.6×101? cm?2（6×101?±2×101? cm?2）的面密度。
作者： Lilian K. Casias，Christian P. Morath，Elizabeth H. Steenbergen，Preston T. Webster，Jin K. Kim，Vincent M. Cowan，Ganesh Balakrishnan，Sanjay Krishna
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过结合磁场依赖的电输运测量与多载流子拟合（MCF）分析，精确测定窄带隙p型InAsSb中的体载流子浓度，从而提取出不同载流子种类的特性。

研究成果

该研究通过结合温度与磁场依赖性测量及多载流子拟合分析，成功表征了GaSb衬底上Be掺杂、晶格匹配的InAs0.91Sb0.09材料的输运特性。测得77K（300K）时的体空穴浓度和迁移率分别为1.6×101? cm?3（2.3×101? cm?3）和125 cm2 V?1 s?1（60 cm2 V?1 s?1）。表面处理实验将其中一种电子导电群体与表面相关联，变温测量则提取出了体空穴、界面载流子及表面电子的输运特性。

研究不足

该研究承认，在窄带隙InAsSb材料中准确测定空穴载流子浓度存在挑战，因为该材料表面及其与下方直接生长层之间的界面可能发生电子积累?；舳вΣ饬肯低车淖畲蟠懦∏慷染龆丝刹饬康淖畹颓ㄒ坡省?/p>

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