2.1.3　碲镉汞材料的类型

HgCdTe材料可分为p型HgCdTe材料及n型HgCdTe材料两种。p型HgCdTe材料包括以原生汞空位为p型载流子的HgCdTe材料，以及采用Au、As、Ag、Cu掺杂原子代替汞空位的p型HgCdTe材料。n型HgCdTe材料主要以In掺杂为主。掺杂改性的目的是解决汞空位p型材料少子寿命短的问题。

1．p型掺杂HgCdTe材料

p型掺杂HgCdTe材料采用Au、As、Ag、Cu掺杂原子代替汞空位实现p型吸收层的掺杂，可用于采用硼离子注入技术制备的n-on-p型器件。研究发现，Ag原子的扩散系数高、稳定性差，应用研究较少 ^[16] ；As掺杂的稳定性好，但必须在富汞状态下才能占据Te位形成受主，激活工艺困难 ^[17] 。Cu是制备环孔器件的主要掺杂改性元素，但在早期研究报道中，Cu在n型材料中会显著缩短少子寿命，表明该掺杂技术的控制难度较高，目前只有DRS公司实现了Cu掺杂的产品化 ^[18] 。相较而言，Au原子稳定性较好，是目前n-on-p型器件p型吸收层的重要掺杂原子，主要应用于高性能n-on-p型器件p型吸收层材料的制备。引入Au掺杂元素可延长p型HgCdTe材料少子寿命、降低暗电流、提高品质因子 R ₀ A 的值，是提升n-on-p型器件整体性能最有效的途径。但n-on-p型器件采用p型材料作为吸收层，需要保留一部分汞空位来维持电学参数的稳定，这阻碍了材料少子寿命的进一步延长。因此，理论上，n-on-p型器件的暗电流很难控制到p-on-n型器件的水平。

2．n型掺杂HgCdTe材料

n型掺杂HgCdTe材料采用In掺杂原子代替汞空位实现n型吸收层的掺杂，可应用于p-on-n型器件结构。n型材料作为吸收层，其载流子浓度可控制在较低水平，使得n型HgCdTe材料的少子寿命长于p型材料。因此，p-on-n型器件可以将暗电流控制得更小。图2-5所示为不同结构HgCdTe器件品质因子 R ₀ A 值随截止波长变化的曲线，可以看出，与汞空位本征掺杂器件相比，非本征掺杂的n-on-p及p-on-n型器件性能得到了显著提升。