Elektronika 2009-05.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

[4] Piotrowski J.: Hg1-xCdxTe Infrared Photodetectors. In InfraredPhotodetectors, 391-494, SPIE, Bellingham (1995) Ed. A.Rogalski.[5] Rogalski A.: HgCdTe infrared detector material: history, statusand outlook. Rep. Prog. Phys. 68, 2267-2336 (2005).[6] Piotrowski J., Piotrowski A.: Uncooled infrared photodetectors inPoland. Proc. SPIE 5957, 117-128 (2005).[7] Piotrowski J.: A new method of obtaining CdxHg1-xTe thin films.Electron Technology. 5, 87 89 (1972).[8] Igras E., Jeżykowski R., Persak T., Piotrowski J., Nowak Z.: EpitaxialCdxHg1-xTe layers as infrared detectors. Proc 6th Int.Symp. on Photon Detectors 221, Budapest, 236 (1974).[9] Piotrowski J., Galus W., Grudzien M.: Near room-temperature IRphotodetectors. Infrared Phys. 31, 1-48 (1990).[10] Piotrowski J., Rogalski A.: High Operation Temperature Photodetectors.SPIE, Bellingham (2007).[11] http://www.vigo.com.pl[12] Piotrowski A., Gawron W., Klos K., Pawluczyk J., Piotrowski J.,Madejczyk P., Rogalski A.: Improvements in MOCVD growth ofHg1-xCdxTe heterostructures for uncooled infrared photodetectors.Proc. SPIE 5957, 108-116 (2005).[13] Piotrowski A., Madejczyk P., Gawron W., Kłos K., Pawluczyk J.,Grudzień M., Piotrowski J., Rogalski A.: Recent progress inMOCVD growth of Hg1-xCdxTe heterostructures for uncooled infraredphotodetectors. Proc. SPIE, 5957, 273-284 (2005).[14] Piotrowski A., Kłos K., Gawron W., Pawluczyk J., Orman Z., PiotrowskiJ.: Uncooled or minimally cooled 10 µm photodetectorswith subnanosecond response time. Proc. SPIE, 6542,0277786X, (2007).[15] Nie publikowane materiały VIGO System S.A.[16] Irvine S.J.C.: Metal-organic vapour phase epitaxy. W Narrow-gapII-VI Compounds for Optoelectronic and Electromagnetic Applications,s. 71-96, edytor P. Capper, Chapman@Hall, London, 1997.[17] Kłos K., Piotrowski A., Gawron W., Piotrowski J.: Insight into precursorkinetics using an IR gas analyzer. to będzie opublikowane.[18] Ashley T., Elliott C. T.: Non-equilibrium mode of operation for infrareddetection. Electron. Lett., 21, 451-452, 1985.[19] White A. M.: Auger Suppression and Negative Resistance in LowGap PIN Diode Structures. J. Appl. Phys., 26, 5, 317-324 (1986).[20] Elliott C. T., Gordon N. T., Phillips T. J., Steen H., White A. M.,Wilson D. J., Jones C. L., Maxey C. D., Metcalfe N. E.: Minimallycooled heterojunction laser heterodyne detectors in metalorganicvapor phase epitaxially grown Hg1-xCdxTe. J. Electron. Mater.,25, 1146-1150 (1996).[21] Elliott C. T., Gordon N. T., Hall R. S., Phillips T. J., White A. M., JonesC. L., Maxey C. D., Metcalfe N. E.: Recent results on MOVPE grownheterostructure devices. J. Electron. Mater., 25, 1139-1145 (1996).[22] Elliott C. T., Gordon N. T., White A. M.: Towards background-limited,room-temperature, infrared photon detectors in the 3-13µm wavelength range. Appl. Phys. Lett., 74, 2881-2883, 1999.[23] Kinch A.: Fundamental physics of infrared detector materials. J.Electron. Mater., 29, 809-817, 2000.[24] Baker I. M., Maxey C. D.: Summary of HgCdTe 2D Array Technologyin the U.K.. J. Electron. Mater., 30, 6, 682-689, 2001.[25] Ashby M. K., Gordon N. T., Elliott C. T., Jones C. L., Maxey C. D.,Hipwood L., Catchpole R.: Novel Hg1-xCdxTe Device Structurefor Higher Operating Temperature Detectors. J. Electron. Mater.,32, 7, 667-671, 2003.[26] Kinch M. A.: Fundamental of Infrared Detector Materials. SPIEPress, Bellingham (2007).Optymalizacja technologii MOCVD pod kątempoprawy morfologii powierzchni warstw HgCdTedr inż. WALDEMAR GAWRON 1 , dr inż. PAWEŁ MADEJCZYK 1 ,prof. dr hab. inż. ANTONI ROGALSKI 1 , mgr inż. KRZYSZTOF KŁOS 21 Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Fizyki Technicznej, Warszawa2 VIGO System S.A., Ożarów MazowieckiPodstawową cechą nowej generacji fotodetektorów promieniowaniapodczerwonego jest efektywna praca bez koniecznościchłodzenia kriogenicznego. Już we wczesnych latach70. ubiegłego wieku w Polsce doceniono znaczenie detekcjipromieniowania podczerwonego bez konieczności chłodzeniakriogenicznego [1-2]. Detektory ”HOT” (Higher OperationTemperature) stały się znacznie później istotnym kierunkiemrozwoju detektorów na świecie. W tym roku została opublikowanakompleksowa monografia High-Operating-Temperature Infrared Detectors podsumowująca unikatowepolskie osiągnięcia w tym zakresie [3].Hg 1-x Cd x Te (HgCdTe) jest nadal jednym z kluczowych materiałówdo przemysłowej produkcji detektorów podczerwieni[3-4]. Wymagania rynkowe oraz inne konkurencyjne technologiestawiają jednak coraz wyższe wymagania wymuszającciągły postęp w technologii heterostruktur HgCdTe. HeterostrukturyHgCdTe, niezbędne dla nowych przyrządów, mogąbyć otrzymane jedynie za pomocą niskotemperaturowychtechnik epitaksjalnych. Epitaksja ze związków metaloorganicznychMOCVD (Metalorganic Chemical Vapour Deposition)jest drugą technologią, obok epitaksji z wiązek molekularnych(MBE), niskotemperaturowej epitaksji HgCdTe [5]. Technikata jest optymalną metodą wytwarzania struktur przydatnychdla niechłodzonych detektorów długofalowych, wymagającychobszarów o różnych szerokościach przerwy energetyczneji bardzo różnym stopniu domieszkowania. Jest także optymalnadla elastycznej produkcji detektorów umożliwiając wysokistopień integracji procesów wzrostu i processing-uprzyrządów. MOCVD umożliwia dokonywanie niezbędnychobróbek termicznych (interdyfuzja, aktywacja domieszek, anihilacjaluk) in situ bez wyjmowania otrzymanych heterostrukturz reaktora, co jest ogromną zaletą szczególniew procesach produkcyjnych detektorów.Morfologia powierzchni odzwierciedla największą liczbę wadstruktury krystalicznej warstwy półprzewodnikowej, dlatego teżkorelacja między jakością morfologii powierzchni warstw i parametramifotoelektrycznymi przyrządów wykonanych z tychwarstw jest oczywista. Chropowatości powierzchni warstw sąjednym z istotnych zagadnień ograniczających możliwościpostępu w technologii detektorów podczerwieni z HgCdTe.Dla większości zastosowań optymalnym podłożem jestGaAs. Materiał ten jest dostępny w postaci płytek (epi-ready)o średnicach do 6 cali, których koszt jest 20-krotnie niższy odCdZnTe. Charakteryzuje się znacznie lepszymi od CdZnTe,ELEKTRONIKA 5/2009 67