Details

Предмет исследования. Применение сверхрешёток в качестве барьерных слоёв в униполярных барьерных nBn-структурах на основе полупроводникового твёрдого раствора n-HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Цель работы. Определение диапазонов оптимальных значений параметров сверхрешётки (составы и толщины барьерных слоёв и квантовых ям), используемой в качестве барьерного слоя в описанных в литературе униполярных фоточувствительных барьерных nBn-структурах на основе полупроводникового твёрдого раствора n-HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Метод. Для достижения поставленной в работе цели был проведён анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований применения сверхрешёток в качестве барьерных слоёв в униполярных барьерных nBn-структурах на основе теллурида ртути кадмия n-HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии. В силу того, что ab initio моделирование энергетической диаграммы сверхрешёток в целом и сверхрешёток на основе теллурида ртути кадмия HgCdTe, в частности, является крайне трудоёмкой задачей, для оценки применимости сверхрешёток в качестве барьера в nBn-структурах на HgCdTe были проанализированы результаты подобных расчётов, выполненные авторами других работ, а также результаты немногочисленных экспериментальных исследований. На основе данного анализа ставилось целью определить оптимальные значения параметров сверхрешётки. Основные результаты. На основе анализа результатов известных на текущий момент теоретических и экспериментальных работ в области применения сверхрешёток в качестве барьеров в nBn-структурах на основе n-HgCdTe определены диапазоны оптимальных значений параметров сверхрешётки (составы и толщины барьерных слоёв сверхрешётки и квантовых ям). Отдельно отмечена необходимость проведения дополнительных исследований по защите (пассивации) боковых граней при изготовлении экспериментальных образцов в конфигурации мезаструктур для минимизации вклада токов поверхностной утечки в темновой ток фоточувствительной структуры. Практическая значимость. Данная работа преследовала цель проанализировать текущее состояние исследований в рассматриваемой области и сделать вывод о том, какие конфигурации сверхрешёточных барьеров видятся наиболее оптимальными. С учётом того факта, что применение сверхрешёток в барьерных nBn-структурах на основе n-HgCdTe рассматривается как наиболее перспективный способ устранения потенциального барьера для неосновных носителей заряда, результаты данной работы могут составить основу для разработки конструкции фоточувствительных структур средней и дальней частей инфракрасного спектра диапазонов и последующего создания фотоприёмных элементов.

The subject of study is the application of superlattices as barrier layers in unipolar barrier nBn structures based on n-HgCdTe grown by molecular beam epitaxy. The aim of study is the analysis of the current state of theoretical and experimental research on the creation of unipolar photosensitive barrier nBn structures based on Hg[1- x]Cd[x] Te grown by molecular beam epitaxy with superlattices as the barrier layer. Method. To achieve the goal set in the work, the results of theoretical and experimental studies of the use of superlattices as the barrier layers in unipolar barrier nBn structures based on n-HgCdTe grown by molecular beam epitaxy were analyzed. Due to the fact that ab initio modeling of the energy diagram of superlattices in general and superlattices based on HgCdTe, in particular, is an extremely labor-intensive task, the results of similar calculations performed by other authors, as well as the results of experimental studies that verify these calculations were analyzed for the purpose of assessing the applicability of superlattices as the barrier in HgCdTe nBn structures. The goal was to determine the optimal values of the superlattice parameters based on this analysis. Main results. Based on the analysis of the results of currently known theoretical and experimental work in the field of using superlattices as barriers in nBn structures based on n-HgCdTe, the ranges of optimal values of superlattice parameters (compositions and thicknesses of superlattice barrier layers and quantum wells) were determined. The need for additional research on the protection (passivation) of the side faces during the manufacture of experimental samples in the configuration of mesa structures to minimize the contribution of surface leakage currents to the dark current of the photosensitive structure is noted separately. Practical significance. This work was aimed at analyzing the current state of the research in the area under consideration and at concluding about what configurations of superlattice barriers seem to be the most optimal. Taking into account the fact that the use of superlattices in barrier nBn structures based on n-HgCdTe is considered to be the most promising way to eliminate the potential barrier for minority charge carriers, the results of this work can form the basis for developing the design of photosensitive structures in the MWIR and LWIR ranges and the subsequent creation of photodetector elements.