[发明专利]量子阱红外探测器材料结构的模拟设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量子阱红外探测器(QWIP)材料结构的设计方法。

背景技术

近年来，随着分子束外延技术的不断进步，采用该技术方法制备的半导体量子阱光电探测器材料在精确打击武器和预警系统所需的红外探测器上的应用日益广泛。量子阱红外探测器的工作原理基于材料相对于热红外能级的宽禁带能带工程的结构设计，这种结构设计就是在结构中存在两个互相分离的能级，而这个能级的宽度对应于所需要探测的红外光子的能量。量子阱红外探测器可以采用：禁带到连续态跃迁模式、禁带到准连续态的跃迁模式、禁带到准禁带的跃迁模式或禁带到多子禁带的跃迁模式。而采用常规的制备量子阱红外探测器材料的分子束外延方法存在材料生长速率慢、成本高、不宜对外延生长工艺做大量调整和实时优化的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子阱红外探测器材料结构的模拟设计方法，以解决采用常规的制备量子阱红外探测器材料的分子束外延方法存在材料生长速率慢、成本高、不宜对外延生长工艺做大量调整和实时优化的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的量子阱红外探测器材料结构的模拟设计方法是这样实现的：

步骤一、建立物理模型：选择量子阱的结构参数，既势阱厚度L_w的范围是2nm～6nm；势垒厚度L_B的范围是20nm～60nm；势垒中铝的组分x_Al的范围是0.1～0.6；Si掺杂浓度N_D的范围是1×10¹⁷cm^-3～4×10¹⁸cm^-3；总周期数N的范围是5～100及工作温度T的范围是0K～350K，建立沿着材料生长方向的导带能级Ec的函数：

Ec(z)=0.75×(3.51-0.914T2825+T)(n-1)(LB+LW)≤z<LB+(n-1)(LB+LW)0.75×[3.51xAl+6.1(1-xAl)-xAl(1-xAl)-2.15T21561+T]LB+(n-1)(LB+LW)≤z≤n(LB+LW)---(1)]]>