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Hg_(1-x)Cd_xTeMOS结构的低温电反射研究
摘要：
本文研究了Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射效应。利用电反射光谱技术，测量了不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线，并分析了其谱线的特征和变化规律。实验结果表明，随着Cd掺杂比例的增加，Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线逐渐向长波方向移动，谷深度逐渐增大，宽度逐渐变窄。本研究对于Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的性能优化和应用具有重要意义。
关键词：Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构；低温电反射；光谱特征
Abstract:
Thispaperstudiesthelow-temperatureelectricalreflectioneffectofHg(1-x)Cd(x)TeMOSstructure.Usingthetechniqueofelectricalreflectionspectroscopy,thelow-temperatureelectricalreflectionspectraofHg(1-x)Cd(x)TeMOSstructureswithdifferentCddopingratiosweremeasured,andthecharacteristicsandvariationrulesofthespectrawereanalyzed.TheexperimentalresultsshowthatwiththeincreaseofCddopingratio,thelow-temperatureelectricalreflectionspectraofHg(1-x)Cd(x)TeMOSstructuresgraduallyshifttothelong-wavedirection,thevalleydepthgraduallyincreases,andthewidthgraduallybecomesnarrower.ThisstudyisofgreatsignificancefortheperformanceoptimizationandapplicationofHg(1-x)Cd(x)TeMOSstructures.
Keywords:Hg(1-x)Cd(x)TeMOSstructure;low-temperatureelectricalreflection;spectralcharacteristics
一、引言
Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构是一种新型半导体材料，由HgTe和CdTe两种半导体材料的合金构成。Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构具有很高的电子迁移率、较低的噪声、高的响应速度和较窄的带隙等优点，因此在光电子学、光学通信和红外激光等领域得到了广泛应用。Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的电学性能与其物理结构密切相关。近年来，研究者们对Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的物理性质进行了广泛探讨，但对其低温电反射谱线的研究相对较少。本文旨在探究Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线特征和变化规律。
二、实验方法
本实验采用分步式MOCVD法制备了一系列Cd掺杂比例的Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构样品。在低温（77K）下，利用电反射光谱仪测量了不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的电反射谱线。为了消除电子束灼烧影响，测量前需使用金属掩膜保护样品表面。为获得准确的谱线曲线，在光谱测试前，需通过等强的电流扫描使样品温度恒定。
三、实验结果
图1展示了不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线。随着Cd掺杂比例的增加，谱线的波长逐渐向长波方向移动，谷深度逐渐增大，谷位置略有向高能量方向移动，谷宽度逐渐变窄。图2是不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的电反射谱峰的能量与Cd掺杂比例的关系。结果显示，随着Cd掺杂比例的增加，电反射谱峰能量逐渐减小。
图1不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线
图2不同Cd掺杂比例下Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的电反射谱峰能量与Cd掺杂比例的关系
四、分析讨论
Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的低温电反射谱线特征与材料的物理性质密切相关。Hg(1-x)Cd(x)TeMOS结构的载流子能够在样品内部自由传输，同时其晶格常数和成分比例特点能够决定其外在的光学特性。本实验结果表明，当样品中Cd掺杂比例逐渐增加时，低温电反射谱线中的波长逐渐向长波方向移动，谷深度逐渐增大，谷宽度逐渐变窄。这可能归因于样品中载流子能量结构发生了变化。在本实验条件下，样品内部的电子能量逐渐升高，使得电子更容易跃迁到