Предварительная химическая обработка и очистка поверхности является одной из ключевых операций в полупроводниковых технологиях. Развитие методов подготовки поверхности теллурида кадмия–ртути (КРТ, HgCdTe) является актуальной задачей в связи с широким спектром существующих и потенциальных применений этого материала в фотоэлектронике. С помощью методов РФЭС и АСМ в работе исследовалось влияние различных химических обработок на химический состав и микрорельеф поверхности HgCdTe. Среди всех рассмотренных травителей только водный аммиак эффективно удаляет собственный оксид КРТ, не оставляет поверхностного слоя металлического теллура, и обеспечивает близкий к стехиометрии химический состав поверхности. Предложено оптимальное время обработки в водном аммиаке.

На основе проведeнных in situ и ex situ эллипсометрических измерений найдены спектральные зависимости температурной чувствительности оптических постоянных Hg1-xCdxTe --- dn(λ) и dk(λ) для серии образцов разного состава в диапазоне от 0.160 до 0.327. Эксперименты были проведены в процессе остывания выращенных образцов в вакуумной камере. Установлено, что полученные зависимости dn и dk хорошо аппроксимируются суммой трeх осцилляторов Лоренца с добавлением дисперсионных слагаемых формулы Коши. Предложена параметрическая модель, которая описывает чувствительности dn(λ) и dk(λ) для произвольного состава x в указанном диапазоне вблизи температуры роста. Проведенные ex situ температурные измерения вблизи комнатной температуры коррелируют с данными высокотемпературных измерений. Полученные результаты актуальны для разработки эллипсометрических методов контроля in situ процессов роста слоeв Hg1-xCdxTe. Ключевые слова: кадмий-ртуть-теллур, эллипсометрия, спектры оптических констант, температурная чувствительность, молекулярно-лучевая эпитаксия.

Разработана эллипсометрическая методика, позволяющая наблюдать за изменениями состава и температуры слоeв кадмий--ртуть--теллур в процессе их выращивания методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Методика опробована для диагностики состава и температуры при выращивании слоeв в режиме постоянной мощности нагревателя подложки и при еe резком изменении. Установлено, что падение мощности и последующее уменьшение температуры роста сопровождается также монотонным уменьшением состава. В случае постоянной мощности нагревателя наблюдается незначительное увеличение температуры образца при практически неизменном составе растущего слоя. Ключевые слова: эллипсометрия, кадмий--ртуть--теллур, HgCdTe, состава, in situ контроль температуры, эпитаксиальный рост.

Films of n-Hg0.775Cd0.225Te with near-surface wide-gap layers were grown by molecular beam epitaxy on Si (013) substrates. To measure the admittance, metal – insulator – semiconductor (MIS) structures were fabricated on the basis of the as-grown HgCdTe film, films after implantation, and films after implantation and annealing. Using techniques that take into account the presence of graded-gap layers and slow interface states, the main parameters of the near-surface layers of HgCdTe films have been determined after the technological procedures used to create photodiodes.

Охлаждаемые детекторы ИК излучения являются незаменимыми в широком поле различных применений, включающих промышленное оборудование, военную и спецтехнику, аэрокосмические и метеорологические средства наблюдения. Приборы с наилучшими характеристиками изготавливаются на основе тройного раствора CdxHg1-xTe (КРТ), позволяющего за счет состава реализовать чувствительность во всем ИК диапазоне. Таким образом способность осуществлять разработку и создание приборов на основе КРТ является одним из критических условий для обеспечения государственной безопасности и технологического лидерства.

The admittance of test MIS devices based on nBn structures from Hg1-xCdxTe grown by molecular beam epitaxy (MBE) is investigated. The composition x in the absorbing layer was 0.29, and the composition in the barrier layer was 0.60. An equivalent circuit of a MIS device based on an nBn structure is proposed and the values of the elements of this circuit are found under various conditions. Comparison of the temperature dependence of the barrier resistance with the Rule07 model indicates the possibility of creating efficient nBn detectors based on MBE HgCdTe for the spectral range of 3–5 μm.

Abstract Comparative results of computational simulation and experiment are provided, concerning the azimuthal angle dependency of the registered signal second harmonic reflected from CdxHg1–xTe structures and GaAs substrates at the normal incidence of probing laser radiation and azimuthal rotation of its polarization plane. The study of (013) GaAs substrate and buffer layers of CdTe|ZnTe|GaAs has revealed that the deviations from the (013) surface orientation with regard to crystal physics angles ϴ and φ are ~1–3° for GaAs substrates and up to 8° for buffer layers of CdTe|ZnTe|GaAs, while the amplitude of the signal second harmonic reflected from buffer layers can well be considered as inversely related to the full width of X-ray rocking curves at half-maximum. Experimental data show that the values of non-linear susceptibility tensor components for CdxHg1–xTe crystalline structure significantly exceed those for CdTe and GaAs.

A parametric model describing the spectra of the optical constants Hg1-xCdxTe n( lam) and k(lam) for x values in the range from 0.2 to 0.4 is presented. The Model is based on empirical data measured in situ during epitaxial growth of the compound layers. Variants of using the obtained model for determining the composition of MCT in situ in real time are considered. A method for determining the composition based on spectral ellipsometric measurements is proposed, which provides an accuracy no worse than (del)x=±0.0035.

This work presents the results of studying the optical transmission, photoconductivity, photoluminescence, and X-ray diffraction of HgCdTe solid solution samples with a high (molar fraction 0.7–0.8) CdTe content, grown by molecular beam (MBE) and liquid-phase (LPE) epitaxy. It was shown that the studied material had a significant degree of disordering of the solid solution, which was greater in structures grown by MBE on GaAs substrates than in films grown by LPE. Photoluminescence studies have revealed states in the band gap, which were previously considered not typical of HgCdTe films grown on GaAs substrates, but only of films grown on Si. On the whole, the high quality of the material with a high CdTe content, grown by MBE and used to create the currently widely demanded HgTe / HgCdTe nanostructures, was confirmed.

The electrophysical interface properties of the passivating Al2O3 coating grown by the method of plasma-induced atomic layer deposition at various temperatures on MBE p-CdHgTe (x = 0.22) was experimentally studied by measuring the capacitance-voltage characteristics of MIS structures. It was found that, at a temperature of Al2O3 growth of 200 °С in MCT, the concentration of acceptors increases due to dissociation. At a temperature of 80 °С, the spread in the capacitance of the dielectric and the built-in charge increases. The optimum growth temperature of the passivating Al2O3coating on CdHgTe lies in the range of 120-160 °С.

Optical transmission and photoluminescence have been used for the studies of disorder in the films of mercury cadmium telluride alloys grown by molecular-beam epitaxy (MBE) on Si and GaAs substrates. The effect of substantial decrease of the disorder as a result of thermal annealing is discussed as well as possible relation of the disorder to defects typical of the material grown by MBE.

Ключевым параметром, определяющим качество получаемых структур в методе молекулярнолучевой эпитаксии (МЛЭ), является температура подложки. Существуют различные методы контролятемпературы в условиях низкотемпературного синтеза МЛЭ, но каждый из них имеет своиограничения [1, 2], и они не решают полностью поставленную задачу. Сделанные нами ранее оценкивозможности лазерной эллипсометрии для контроля температуры показали, что точность методасоставляет 20-30С и не удовлетворяет требованиям технологии [2].В данной работе предложен метод in situ контроля предростовой температуры CdTe на основеспектральной эллипсометрии, чувствительность которого на порядок превышает приведённую вышеоценку. Для этого нами разработан, изготовлен и смонтирован на модуль роста КРТ спектральныйэллипсометр (=350-1100 нм), конструкция которого оптимизирована под геометрию используемойвакуумной камеры.Для измерения температуры используются характеристики спектров () и () вблизикритических точек зонной структуры CdTe, соответствующих краю поглощения Е0 (0(300 К)830 нм) имежзонному переходу Е1 (1(300 К)370 нм). Вблизи Е0 появляются интерференционные осцилляции и , а вблизи E1 наблюдается максимум в спектре (). Спектральное положение критических точекзависит от температуры. Проведённая нами предварительно ex-situ калибровка на образцах CdTeпоказала, что чувствительность составляет 0.22 нм/C для Е0 и 0.067 нм/C для Е1. Предложен методопределения Е0 по затуханию амплитуд интерференционных осцилляций, который позволяетнаходить значение 0 с точностью 0.5 нм, что соответствует точности определения температуры 3С.

AbstractAn ellipsometric procedure developed for noncontact in situ measurement of the CdTe buffer-layer temperature is presented. The procedure is based on the temperature dependence of the energy position of CdTe critical points and is intended for determining the initial temperature of the growth surface before epitaxy of the cadmium–mercury–telluride compound. An express method for determining the position of critical points by the spectra of ellipsometric parameter Ψ is proposed. A series of calibrated experiments is performed. They result in determination of the temperature dependences of the position of critical points. Estimations and the experiment show that the temperature-measurement accuracy is ±3°C.

Приведены результаты исследования параметров многослойных гетероструктур CdxHg1-xTe для фотоприемников диапазона длин волн до пяти микрометров, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на кремниевых подложках. Методом C-V-характеристик исследованы пассивирующие свойства тонких слоев CdTe на поверхности таких структур. Исследованы температурные зависимости времени жизни неосновных носителей заряда в фотопоглощающем слое после роста и после отжигов. Фотодиоды p+-n-типа были изготовлены ионной имплантацией мышьяка в слои n-типа проводимости, легированные In с концентрацией (1-5)·1015 см-3. Измерены температурные зависимости обратных токов при нескольких напряжениях смещения, которые оказались почти на 2 порядка меньше, чем у n+-p-диодов.