InAs/GaSbの超格子から成る長波長赤外線検出器の暗電流解析

ZHOU Yi; ZHOU Yi; CHEN Jianxin; XU Qingqing; XU Zhicheng; XU Zhicheng; JIN Chuan; JIN Chuan; XU Jiajia; HE Li

文献

J-GLOBAL ID：201302261641382518 整理番号：13A0814442

InAs/GaSbの超格子から成る長波長赤外線検出器の暗電流解析

Dark current analysis of long wavelength InAs/GaSb superlattice infrared detector

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資料名：
巻： 8419 ページ： 841904.1-841904.7 発行年： 2012年
JST資料番号： D0943A ISSN： 0277-786X CODEN： PSISDG 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

InAs/GaSbの超格子から成る赤外線(IR)検出器は,HgCdTeに代わるIR検出器として期待されるので大きな関心が寄せられている。これらの超格子は,特異なバンド構造,光学的および電気的特性を有することが理論的に予測されるので,長波長域の検出器として期待されている。しかし,これらのタイプ-II型超格子の持つ特長は,理論的には予測されているが,実験的にまだ充分に確認されていない。InAs/GaSbの超格子を基本とする検出器には,タイプ-II型超格子の持つ制限,即ち大きな暗電流と小さいR₀A値の問題がある。本稿では,InAs/GaSb超格子(SL)から成る長波長検出器の暗電流特性に関する研究結果を報告する。作製した長波長検出器用のSL構造は,周期的な14個のInAs単分子層と7個のGaSb単分子層から成り,50%のカットオフ波長は11μmであった。PBIN構造を持つ3つのInAs/GaSb超格子検出器を,異なる温度で成長させた。湿式化学エッチングによって,メサ型構造を持つ素子を作製した。側壁からの漏洩電流を抑制するために,SiO₂によって素子の不動態化を試みた。また,バルクの暗電流を低減するために,吸収体領域とP形伝導領域の間に電子障壁を挿入した。380°Cで成長させた検出器の暗電流密度は最も小さく,その値は0.01A/cm²,そしてR₀Aは13Ωcm²であることが分かった。4つの主な暗電流機構に関するシミュレーションを行った。得られた結果は,C-V測定の結果と非常によく一致し,導出された真性キャリヤ密度は3.5×10¹⁵cm^-3であることが分かった。捕獲中心の密度が高く,生成-再結合(GR)寿命が短いために,素子の暗電流は主にGRおよび捕獲中心によって支援されるトンネル電流に起因することが分かった。

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赤外・遠赤外領域の測光と光検出器

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