新型近红外探测材料碲铟汞晶体表面及其M/S界面特性研究

基于同步辐射光电子能谱、HETEM、XPS、UPS和深能级缺陷谱等分析测试技术，从碲铟汞(Hg3In2Te6，以下简称MIT)单晶结构缺陷、沉淀相及表面物理性质（原子结构、电子结构和功函数）等方面入手，系统研究了表面处理工艺(Ar+刻蚀、化学抛光、钝化) 、接触电极材料与制备(化学镀、真空蒸镀)、快速气氛退火及过渡层（ZnO、ITO）对MIT表面态及其与金属界面态的影响规律与机制；优化了MIT单晶的表面处理、退火热处理、电极及过渡层制备等工艺；开发光谱响应在1.5um的室温MIT单元器件；探讨了辐照对MIT单晶光电性能及其器件光谱响应性能的影响规律，所研制的MIT非制冷近红外探测器具有较高的光导量子效率和独特的抗电离辐射性能，在空天探测、核电站监测及光通讯等领域具有潜在的应用前景与推广价值。重要成果包括：.（1）Au在MIT晶体表面呈三维岛状生长模式，且在Au/MIT界面形成了正交结构的AuTe2相，提出Au与MIT表面Te元素的化学反应是形成Au/MIT界面结构的原因。200 0C退火5分钟可使Au/MIT肖特基接触势垒增加。此外，Au/MIT肖特基势垒在界面上分布不均匀性，且存在两个缺陷能级，激活能分别为20 meV和278 meV，所对应缺陷态密度分别为2.78×1016、1.13×1017cm-3。.（2）采用PLD法制备的ITO和ZnO过渡层可使Au/ITO（ZnO）/MIT/Cu结构的肖特基势垒高度增大。此外发现, ITO /MIT异质结为II类带阶，而ZnO/MIT(110)异质结为I类带阶。.（3）ITO/MIT器件和Pt/MIT器件的光谱响应测试结果表明，Pt/MIT肖特基器件响应光谱峰值响应波长位于1.55μm处，室温下黑体峰值探测率D*达到了1010cm·Hz1/2·W-1。ITO/MIT肖特基器件响应光谱的峰值响应波长略大于Pt/MIT。.（4）采用辐照剂量率为150Gry/min的γ射线对MIT晶片进行了室温辐照发现，辐照剂量为3×107 rad、时间2100min条件下，MIT晶片本征载流子浓度和迁移率几乎不变，红外透过率略有降低；采用Co60γ源对所试制的MIT器件进行室温辐照发现，采用1×108rad剂量辐照20小时后的响应光谱只在短波方向有所下降，峰值位置和截止波长位置基本上无变化。