替代衬底上的碲镉汞长波器件暗电流机理

本文基于暗电流模型，通过变温I-V分析长波器件（截止波长为9-10μm）的暗电流机理和主导机制。实验对比了不同衬底、不同成结方式、不同掺杂异质结构与暗电流成分的相关性。结果表明，对于B+离子注入的平面结汞空位n+-on-p结构，替代衬底上的碲镉汞（HgCdTe）器件零偏阻抗（R0）在80K以上与碲锌镉（CdZnTe）基碲镉汞器件结阻抗性能相当。但替代衬底上的HgCdTe因结区内较高的位错，使得从80K开始缺陷辅助隧穿电流（Itat）超过产生复合电流（Ig-r），成为暗电流的主要成分。与平面n+-on-p器件相比，采用原位掺杂组分异质结结构（DLHJ）的p+-on-n台面器件，因吸收层为n型，少子迁移率较低，能够有效抑制器件的扩散电流。80K下截止波长9.6μm，中心距30μm，替代衬底上的p+-on-n台面器件品质参数（R0A）为38 Ω·cm2，零偏阻抗较n-on-p结构的CdZnTe基碲镉汞器件高约15倍。但替代衬底上的p+-on-n台面器件仍受体内缺陷影响，在60K以下较高的Itat成为暗电流主导成分，其R0A相比CdZnTe基n+-on-p的HgCdTe差了一个数量级