JPH03196683A - テルル化水銀カドミウム赤外線検出器 - Google Patents
テルル化水銀カドミウム赤外線検出器Info
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- JPH03196683A JPH03196683A JP1337596A JP33759689A JPH03196683A JP H03196683 A JPH03196683 A JP H03196683A JP 1337596 A JP1337596 A JP 1337596A JP 33759689 A JP33759689 A JP 33759689A JP H03196683 A JPH03196683 A JP H03196683A
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- hgcdte
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- infrared ray
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- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- VCEXCCILEWFFBG-UHFFFAOYSA-N mercury telluride Chemical compound [Hg]=[Te] VCEXCCILEWFFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 23
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Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はテルル化水銀カドミウム（ＨａＣｄＴｅ ）赤
外線検出器に関する。
外線検出器に関する。
この種の光伝導型赤外線検出器は第４図および第５図に
示すように、基板１と、ＣｄＴｅｌｌｆｉ層５と、Ｈｇ
ＣｄＴｅ層からなる赤外線検出部３と、電極４とから構
成されていた。気相成長法により作製したこの種のＨｇ
ＣｄＴｅ赤外線検出器においては、一般にＨｇＣｄ丁ｅ
結晶（立方晶、閃亜鉛鉱型）と格子定数が異なる基板結
晶を用いてＨｇＣｄＴｅ層を成長させる場合、基板１と
ＨｇＣｄＴｅ層３との格子不整合を緩和し、かつ基板１
からＨｇＣｄＴｅ層３への不純物拡散を防ぐ等の目的か
ら、基板１とＨ（］ＣｄＴ１３層３との間にＭ’ｌｉ層
５としてＣｄＴｅを数μｍ積層させている。
示すように、基板１と、ＣｄＴｅｌｌｆｉ層５と、Ｈｇ
ＣｄＴｅ層からなる赤外線検出部３と、電極４とから構
成されていた。気相成長法により作製したこの種のＨｇ
ＣｄＴｅ赤外線検出器においては、一般にＨｇＣｄ丁ｅ
結晶（立方晶、閃亜鉛鉱型）と格子定数が異なる基板結
晶を用いてＨｇＣｄＴｅ層を成長させる場合、基板１と
ＨｇＣｄＴｅ層３との格子不整合を緩和し、かつ基板１
からＨｇＣｄＴｅ層３への不純物拡散を防ぐ等の目的か
ら、基板１とＨ（］ＣｄＴ１３層３との間にＭ’ｌｉ層
５としてＣｄＴｅを数μｍ積層させている。
しかしながら、従来の赤外線検出器において、Ｍ衝層５
として積層するＣｄＴｅ層は結晶が双晶になり易く、こ
れがＨｇＣｄＴｅ層３に悪影響を及ぼす原因となってい
た。また、基板１からの貫通転位や基板１とＣｄＴｅ１
衝層５との格子不整合から生成されるミスフィツト転位
がＣｄ Ｔｅｇ衝層５を通してＨｇＣｄＴｅ層３へ伝播
し、赤外線検出器の電気特性に影響を及ぼすことが問題
となっていた。
として積層するＣｄＴｅ層は結晶が双晶になり易く、こ
れがＨｇＣｄＴｅ層３に悪影響を及ぼす原因となってい
た。また、基板１からの貫通転位や基板１とＣｄＴｅ１
衝層５との格子不整合から生成されるミスフィツト転位
がＣｄ Ｔｅｇ衝層５を通してＨｇＣｄＴｅ層３へ伝播
し、赤外線検出器の電気特性に影響を及ぼすことが問題
となっていた。
本発明の目的は前記課題を解決した赤外線検出器を提供
することにある。
することにある。
前記目的を達成するなめ、本発明に係るテルル化水銀カ
ドミウム赤外線検出器においては、テルル化水銀カドミ
ウム（ＨｇＣｄＴｅ ）赤外線検出器であって、赤外線
検出部としてのＨｇＣｄＴｅ層と異なる格子定数を持つ
基板と前記ｔ（ｃ＋ｃｄＴｅ層との間に、テルル化カド
ミウム（ＣｄＴｅ） 、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）の繰
り返しによる超格子構造を持つ緩衝層を介挿し、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ層及び緩衝層の両端に電極を有するものであ
る。
ドミウム赤外線検出器においては、テルル化水銀カドミ
ウム（ＨｇＣｄＴｅ ）赤外線検出器であって、赤外線
検出部としてのＨｇＣｄＴｅ層と異なる格子定数を持つ
基板と前記ｔ（ｃ＋ｃｄＴｅ層との間に、テルル化カド
ミウム（ＣｄＴｅ） 、テルル化水銀（ＨｇＴｅ）の繰
り返しによる超格子構造を持つ緩衝層を介挿し、前記Ｈ
ｇＣｄＴｅ層及び緩衝層の両端に電極を有するものであ
る。
一般に閃亜鉛鉱型結晶構造を持ち格子定数ａＡを持つバ
ルク結晶に格子定数ａｌｌの結晶を成長させる場合、ａ
Ａ≠ａｓで、がっ、その接合面では互いの格子か整合し
ていれば、接合した結晶Ｂの方に格子緩和が生じ、結晶
Ｂは歪んで成長する。
ルク結晶に格子定数ａｌｌの結晶を成長させる場合、ａ
Ａ≠ａｓで、がっ、その接合面では互いの格子か整合し
ていれば、接合した結晶Ｂの方に格子緩和が生じ、結晶
Ｂは歪んで成長する。
このとき、成長が進んで結晶Ｂの膜厚が臨界膜厚（ｈｃ
）以上になると、歪のエネルギーが大きくなり、ミスフ
ィツト転位を生じさせダングリングボンドが生成して歪
のエネルギーを緩和し始める。
）以上になると、歪のエネルギーが大きくなり、ミスフ
ィツト転位を生じさせダングリングボンドが生成して歪
のエネルギーを緩和し始める。
Ｊ、 Ｈ，Ｈａ ｔ ｔｈｅｗｓら（Ｊ、Ｗ、Ｎａｔｔ
ｈｅｗｓ ａｎｄ Ａ、Ｅ、ＢＩａｋｅｓｌｅｅ：
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏ
ｗｔｈ、 ２７ （１９７４） １１８）による
と、第３図に示すように成長層７内における基板１から
の貫通転位は格子歪が大きい場合、歪によりヘデロ界面
方向に押し曲げられ、界面方向の歪か転位を引張ろうと
する力Ｆ、と転位の線張力Ｆ１の間にＦｓ≧Ｆ１の関係
がなりたつとき、ミスフィツト転位が発生する。６は転
位線である。
ｈｅｗｓ ａｎｄ Ａ、Ｅ、ＢＩａｋｅｓｌｅｅ：
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏ
ｗｔｈ、 ２７ （１９７４） １１８）による
と、第３図に示すように成長層７内における基板１から
の貫通転位は格子歪が大きい場合、歪によりヘデロ界面
方向に押し曲げられ、界面方向の歪か転位を引張ろうと
する力Ｆ、と転位の線張力Ｆ１の間にＦｓ≧Ｆ１の関係
がなりたつとき、ミスフィツト転位が発生する。６は転
位線である。
このときの臨界膜厚は次式で与えられる。
ｈｃ ＝ （ｂ／ｆ）［１／４πＸ （１＋ν） ’ｆ
ｉｎ（ｈｃ／ｂ）−１−１１コ ここで、ｂ＝バーガース・ベタ１〜ルの大きさｆ：基板
と膜のミスマツチ シ：ボアッソン比 もし、膜厚が臨界膜厚以内であれば、ミスフィツト転位
は生成されず、成長膜はコヒーレント成長する。また、
貫通転位は界面方向に押し曲げられ、転位線６の幾本か
がまとめられるか、または押し出されて転位密度は減少
することになる。
ｉｎ（ｈｃ／ｂ）−１−１１コ ここで、ｂ＝バーガース・ベタ１〜ルの大きさｆ：基板
と膜のミスマツチ シ：ボアッソン比 もし、膜厚が臨界膜厚以内であれば、ミスフィツト転位
は生成されず、成長膜はコヒーレント成長する。また、
貫通転位は界面方向に押し曲げられ、転位線６の幾本か
がまとめられるか、または押し出されて転位密度は減少
することになる。
以下図示の実施例により気相法により作製したＨｇＣｄ
Ｔｅ赤外線検出器を説明する。
Ｔｅ赤外線検出器を説明する。
本発明におけるＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器の構成を第１
図および第２図に示す０例えば、基板１にガリウムヒ素
（ＧａＡｓ ）を用いた場合、ＣｄＴｅとの間での臨界
膜厚は約２０人である。従って、ＧａＡｓ基板１上にＣ
ｄＴ（４層を臨界膜厚２０人以内で成長させ、ついで＋
１ ｇ Ｔ ｅ層を積層する。これを数回繰り返して超
格子構造にする。、ｍ ）ＩＩｑＴｅ −ＣｄＴｅ超格
子ａ’ｍ層２上に１１ｇｃｄＴｅ層からなる＋１（７Ｃ
ｄＴ（３赤外線検出部３を形成し、ＨｇＣｄＴｅ層赤外
線検出部３とｔｌｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子＃ｌ衝層２と
渡ってその両端に電極４．４をそれぞれ設ける。ＣｄＴ
ｅ （格子定数ａｃａｖ＊＝６．４８１人）６層と１１
９Ｔｅ（格子定数ａ□工、＝６．ｌ１６０人）層の間の
格子不整合は＜０．４８２−６．４６０ ＞ ／６．４
８２ ＝０．００３であるから、ＨｇＴｅ層の臨界膜厚
はｈｃ＞＞２０人となる。
図および第２図に示す０例えば、基板１にガリウムヒ素
（ＧａＡｓ ）を用いた場合、ＣｄＴｅとの間での臨界
膜厚は約２０人である。従って、ＧａＡｓ基板１上にＣ
ｄＴ（４層を臨界膜厚２０人以内で成長させ、ついで＋
１ ｇ Ｔ ｅ層を積層する。これを数回繰り返して超
格子構造にする。、ｍ ）ＩＩｑＴｅ −ＣｄＴｅ超格
子ａ’ｍ層２上に１１ｇｃｄＴｅ層からなる＋１（７Ｃ
ｄＴ（３赤外線検出部３を形成し、ＨｇＣｄＴｅ層赤外
線検出部３とｔｌｇＴｅ−ＣｄＴｅ超格子＃ｌ衝層２と
渡ってその両端に電極４．４をそれぞれ設ける。ＣｄＴ
ｅ （格子定数ａｃａｖ＊＝６．４８１人）６層と１１
９Ｔｅ（格子定数ａ□工、＝６．ｌ１６０人）層の間の
格子不整合は＜０．４８２−６．４６０ ＞ ／６．４
８２ ＝０．００３であるから、ＨｇＴｅ層の臨界膜厚
はｈｃ＞＞２０人となる。
ＩＩｑＴｅ層の膜厚は、この超格子構造上に成長させる
ｔ１ｇｃｄＴｃ層の赤外線検出部３に超格子構造層の吸
収帯を整合させるように臨界膜厚以内でＣｃｌＴｅとＩ
ＩＱＴｅ各層ノ膜厚を選べはよイ、 （Ｊ、Ｎ、５Ｃ
ｈｕｌｌａｎ ａｎｄＴ、Ｃ，Ｈｃｇｉｌｌ： Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ［ｅｔｔｅｒ ３４ （１９
７９）６６３ ） 、例えば、超格子のバンドギャップ
を０．１ｅＶにするには、ＣｄＴｅ層厚を２０人とした
場合、Ｈ（１罰層のＩＩ！厚を２０人として６回繰り返
せばよい（合計２４０λ）。このようなｍ楕から各層が
臨界膜厚以内の超格子構造にすれば転位はこの緩衝層２
でブロックされ、ＨｇＣｄＴｅ層の赤外線検出部３にお
ける電気特性に悪影響を与える転位密度を減らすことが
できる。このように、基板１と赤外線検出部３であるＨ
ｇＣｄＴｅ層の間にＣｄＴｅ −１ｇＴｅ超格子構造の
緩衝層２を介挿することにより、ＣｄＴｅ−ＨａＴｅＭ
１１ｔ層２で基板１からの貫通転位をブロックし、格子
不整合から生成されるミスフィツト転位もなくすことが
できる。またＭｌ衝層２で基板１からの不純物拡散も防
止でき、かつこの＃ｌ衝層２にも赤外線検出Ｒ能を持ち
せることかできる。
ｔ１ｇｃｄＴｃ層の赤外線検出部３に超格子構造層の吸
収帯を整合させるように臨界膜厚以内でＣｃｌＴｅとＩ
ＩＱＴｅ各層ノ膜厚を選べはよイ、 （Ｊ、Ｎ、５Ｃ
ｈｕｌｌａｎ ａｎｄＴ、Ｃ，Ｈｃｇｉｌｌ： Ａｐｐ
ｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ［ｅｔｔｅｒ ３４ （１９
７９）６６３ ） 、例えば、超格子のバンドギャップ
を０．１ｅＶにするには、ＣｄＴｅ層厚を２０人とした
場合、Ｈ（１罰層のＩＩ！厚を２０人として６回繰り返
せばよい（合計２４０λ）。このようなｍ楕から各層が
臨界膜厚以内の超格子構造にすれば転位はこの緩衝層２
でブロックされ、ＨｇＣｄＴｅ層の赤外線検出部３にお
ける電気特性に悪影響を与える転位密度を減らすことが
できる。このように、基板１と赤外線検出部３であるＨ
ｇＣｄＴｅ層の間にＣｄＴｅ −１ｇＴｅ超格子構造の
緩衝層２を介挿することにより、ＣｄＴｅ−ＨａＴｅＭ
１１ｔ層２で基板１からの貫通転位をブロックし、格子
不整合から生成されるミスフィツト転位もなくすことが
できる。またＭｌ衝層２で基板１からの不純物拡散も防
止でき、かつこの＃ｌ衝層２にも赤外線検出Ｒ能を持ち
せることかできる。
以上説明したように本発明によれば、格子定数の異なる
基板、例えば、ＧａＡｓ、 ｓｉ、 ＩｎＳｂなどの上
にペテロ成長させたＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器の赤外線
検出部であるｌｌ ｇ Ｃｄ Ｔ ｅ結晶の晶質向上が
図れ、ＨｇＴｅＣｄＴｅＭｆｌｔ層にも赤外線検出機能
を持たせることで検出器全体の成長層厚を薄くすること
ができ、成長時間の短縮を図ることができる。
基板、例えば、ＧａＡｓ、 ｓｉ、 ＩｎＳｂなどの上
にペテロ成長させたＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器の赤外線
検出部であるｌｌ ｇ Ｃｄ Ｔ ｅ結晶の晶質向上が
図れ、ＨｇＴｅＣｄＴｅＭｆｌｔ層にも赤外線検出機能
を持たせることで検出器全体の成長層厚を薄くすること
ができ、成長時間の短縮を図ることができる。
第１図は本発明による気相法により作製したＨＧＣｄＴ
ｅ赤外線検出器の概略図、第２図は本発明によるｌ−１
ｇｃｄＴｅ赤外線検出器の各膜厚等を説明するための構
造図、第３図は転位線の線弘力と基板と成長層との格子
歪の関係を説明する図、第４図は従来の気相法により作
製したｆ１ｇｃｄＴｅ赤外線検出器の概略図、第５図は
従来の気相法により作製したＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器
の各膜厚等を説明する図である。 ■・・・基板 ２−ＨｇＴｅ −ＣｄＴｅ超格子緩衝層３・・・ＨｇＣ
ｄＴｅ赤外線検出部 ４・・・電極
ｅ赤外線検出器の概略図、第２図は本発明によるｌ−１
ｇｃｄＴｅ赤外線検出器の各膜厚等を説明するための構
造図、第３図は転位線の線弘力と基板と成長層との格子
歪の関係を説明する図、第４図は従来の気相法により作
製したｆ１ｇｃｄＴｅ赤外線検出器の概略図、第５図は
従来の気相法により作製したＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器
の各膜厚等を説明する図である。 ■・・・基板 ２−ＨｇＴｅ −ＣｄＴｅ超格子緩衝層３・・・ＨｇＣ
ｄＴｅ赤外線検出部 ４・・・電極
Claims (1)
- （１）テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ）赤外線
検出器であって、赤外線検出部としてのＨｇＣｄＴｅ層
と異なる格子定数を持つ基板と前記ＨｇＣｄＴｅ層との
間に、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化水銀
（ＨｇＴｅ）の繰り返しによる超格子構造を持つ緩衝層
を介挿し、前記ＨｇＣｄＴｅ層及び緩衝層の両端に電極
を有することを特徴とするテルル化水銀カドミウム赤外
線検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337596A JPH03196683A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | テルル化水銀カドミウム赤外線検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337596A JPH03196683A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | テルル化水銀カドミウム赤外線検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03196683A true JPH03196683A (ja) | 1991-08-28 |
Family
ID=18310136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337596A Pending JPH03196683A (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | テルル化水銀カドミウム赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03196683A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5401986A (en) * | 1992-07-21 | 1995-03-28 | Santa Barbara Research Center | Bake-stable HgCdTe photodetector with II-VI passivation layer |
| US5952703A (en) * | 1995-03-15 | 1999-09-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor devices and manufacturing method using II-VI compounds with wide area |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1337596A patent/JPH03196683A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5401986A (en) * | 1992-07-21 | 1995-03-28 | Santa Barbara Research Center | Bake-stable HgCdTe photodetector with II-VI passivation layer |
| US5952703A (en) * | 1995-03-15 | 1999-09-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor devices and manufacturing method using II-VI compounds with wide area |
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