InAs/GaSb Typ II Superlattice (T2SL) Struktur
Ganwafer can offer GaSb-Epitaxie-Wafermit Typ II Superlattice (T2SL) Struktur. T2SL ist ein 6,1 Å Sb-basiertes Material der Gruppe III-V, das aus InAs (6,0583 Å), GaSb (6,09593 Å) und AlSb (6,1355 Å) besteht, deren Gitterkonstanten nahe beieinander liegen und deren Verbindungen gemäß einem bestimmten periodisch gestapelt sind Schichtdicke, Zusammensetzung und Reihenfolge. Aufgrund der geringen Gitterfehlanpassung zwischen ihnen können komplexe binäre oder ternäre Verbindungen gezüchtet werden. Die Energielücke von Sb-basierten Materialien und verwandten Verbindungen reicht von 0,41 eV (InAs) bis 1,70 eV (AlSb). Weitere Details der GaSb-basierten Übergitterstruktur mit verspannter Schicht vom Typ 2 finden Sie wie folgt:
1. InAs / GaSb T2SL-Struktur
GANW200622-T2SL
| Wachstum der T2SL-Struktur | ||||
| Ebenendetails | Schichtmaterial | Dicke / Anzahl der Monoschichten (ML) | Dopingtyp / Dopingkonzentration | Anzahl der Perioden |
| 1. Schicht: Pufferschicht | GaSb | 800nm | p+-Typ / Be: 1 x1018 cm-3 | Einzelne Schicht |
| 2. Schicht: 0,5 µm dicker n+-Typ, M-Barrierebereich | InAs | - - | Undotierte | ~111Perioden |
| GaSb | - - | - - | ||
| 3. Schicht: 2,2 µm dick, leicht p-dotiert (Be-Dotierungstemperatur: 760°C), π-Bereich | InAs | - - | - - | ~330Perioden |
| GaSb | - - | - - | ||
| InSb | - - | - - | ||
| 4. Schicht: 0,5 µm dick, leicht dotiert, n-Typ-dotiert, M-Bereich | InAs | - - | - - | ~54Perioden |
| GaSb | - - | - - | ||
| AlSb | - - | - - | ||
| GaSb | 5ml | - - | ||
| 5. Schicht: 0,5 µm dicker n+-Typ, M-Barrierebereich | InAs | - - | - - | ~54Perioden |
| GaSb | - - | Undotierte | ||
| AlSb | - - | - - | ||
| GaSb | - - | - - | ||
| 6. Schicht: Cap & Top Kontaktschicht | InAs | - - | n+-Typ / – | Einzelne Schicht |
Substrat：3 Zoll GaSb (001) Substrat (n-dotiert / Te: E16)
2. Über InAs/GaSb-Typ-II-Übergitter
Das InAs/GaSb-T2SL-Material, das eine Typ-II-Bandstruktur aufweist, wird durch Stapeln von InAs-Dünnfilmen und GaSb-Dünnfilmen gemäß unterschiedlichen Anordnungsperioden gebildet. An der Grenzfläche zwischen den InAs- und GaSb-Schichten ist die Oberkante des Leitungsbandes der InAs-Schicht etwa 150 meV niedriger als die Unterkante des Valenzbandes der GaSb-Schicht, wodurch eine Typ-II-Heteroübergangsstruktur gebildet wird. Die verbotene Bandbreite des T2SL-Materials wird durch die Bandlücke zwischen der Unterseite des Elektronen-Mikrostreifens (C1) und der Oberseite des ersten Schwerloch-Mikrostreifens (HH1) in der Brillouin-Zone gebildet. Abhängig von der Dicke und Anordnung der Filme kann die verbotene Bandbreite des Typ-2-Übergitters theoretisch kontinuierlich zwischen 0 und 400 meV eingestellt werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
Energiebandstruktur des InAs / GaSb-Übergitters
3. Anwendungen der Übergittertechnologie vom Typ II
Sb-basierte Übergitter mit verspannten Schichten (SLS), insbesondere Übergittermaterialien vom Typ II (T2SL), haben ein breites Anwendungsspektrum in Detektoren, Lasern und Modulatoren, insbesondere im Bereich der Infrarotdetektion. Aufgrund des großen Potenzials und der Vorteile wird allgemein angenommen, dass T2SL-Material das derzeitige Mainstream-HgCdTe (MCT)-Material ersetzen kann. Hochwertige InAs/GaSb-Typ-II-Übergittermaterialien wurden durch Molekularstrahlepitaxie (MBE)-Technologie gezüchtet, und leistungsstarke Typ-II-Übergitter-Infrarotdetektoren, die das gesamte Infrarotband abdecken, wurden erfolgreich entwickelt.
T2SL-Infrarotdetektor, der alle Infrarotfrequenzen abdeckt
4. Vorteile von InAs / GaSb T2SL
Das Valenzband von GaSb ist höher als das Leitungsband des InAs-Materials. Als Ergebnis bilden die im Realraum getrennten InAs- und GaSb-Schichten jeweils einen Leitungsband-Potentialtopf und einen Valenzband-Potentialtopf. Elektronen und Löcher sind in den InAs- bzw. GaSb-Schichten eingeschlossen. Andererseits ist die effektive Masse von Elektronen leicht, und die Elektronenwellenfunktionen treten durch die Überlappung der Sperrschichten hindurch, um eine Mikrostreifenstruktur zu bilden. Die Übergänge von Trägern, die durch die Einwirkung externer Infrarotstrahlung verursacht werden, gehören zu den Zwischenbandübergängen. Diese spezielle Bandstruktur ermöglicht es Halbleiter-Übergittermaterialien vom Typ II, die folgenden Vorteile zu haben:
1) Zwischenbandübergänge können senkrechten Einfall absorbieren und haben eine hohe Quanteneffizienz;
2) Durch Anpassen der Spannung und ihrer Energiebandstruktur ist die Trennung von schweren und leichten Löchern groß, die Auger-Rekombination und damit verbundene Dunkelströme werden reduziert und die Betriebstemperatur der Typ-II-Übergitter-Brennebenenanordnung wird erhöht;
3) Die effektive Masse der Elektronen ist groß, sie ist dreimal so groß wie die von HgCdTe (für T2SL beträgt die Elektronenmasse me≈0,03 m0; für HgCdTe ist die Elektronenmasse me≈0,01 m0). Der Tunnelstrom ist klein und es kann eine hohe Erkennungsrate erzielt werden, insbesondere bei ultralanger Welle;
4) Einstellbare Bandlücke, einstellbare Reaktionswellenlänge von Kurzwelle bis 30 um, kann Kurzwellen-, Mittelwellen-, Langwellen-, Ultralangwellen-, Zweifarben- und Mehrfarbengeräte vorbereiten;
5) Basierend auf der III-V-Materialwachstumstechnologie ist die großflächige Materialgleichmäßigkeit gut und die Kosten niedrig. Die Verwendung von MBE für das Wachstum von Übergittern mit verspannten Schichten vom Typ 2 bietet ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit, einfache Dotierungssteuerung, keine Legierungsfluktuationen und Clusterdefekte und eine gute Einheitlichkeit des Brennebenendetektors.
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