Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma õ u § T “ Ó Þ” X ¢ ú n ÞX ì Ä8 û Ò ÅP c pU “ Ó Þ

Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ ú n ÞX ì Ä8 û Ò ÅP c pU  “ Ó Þ

° Ë

я ¹ Å°  q] k ù HgCdTe} º  < gX c l

¼ ÿ

›: c* å  · T „ ç ¡0 å 

“

¦ 9@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ  ì ø ͕ ¸^ ‰
” ¸½ ¨› ¸ ƒ  ½ ¨z  ´, " fÖ  ¦ 136-701

"

k„ ç ¡r ) ·  ™ ». > „ ç ¡ ^∗

ô 

Dz D G õ † < Æl Õ ü tƒ  ½ ¨" é ¶, & ñ ˜ ÐF « љ è ƒ  ½ ¨G ' p' , " fÖ  ¦ 136-791 (2002¸   12 Z 4 11{ 9  ~ à Î6 £ §)

MOVPE\  ¦ s 6   x # Œ GaAs(001) l ó ø Í0 A\  $ í  © œô  Ç p-type Hg

1−x

Cd

x

Te(x=0.3)\  ¦ ECR plasma\  ¦ s

6   x # Œ ² D G  Ò& h Ü ¼– Ð „  • ¸+ þ A`  ¦ n-type Ü ¼– Ð   ¨ 8 Š   H › ¸| `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . HgCdTe_  „  • ¸+ þ A   ¨ 8 Š U  · s

ü < „    0 l x • ¸\  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 A # Œ ECR powerü < 5 Å q„  · ú š`  ¦ › ¸] X  % i  . Õ ª   õ  145 W_  ECR power \ " f 10 V_  5 Å q„  · ú š`  ¦  # Œ 2ì  rç ß – plasma\  ” ¸Ø  ¦ r (  `  ¦  â Ä º, Hall s 1 l x • ¸  H 1.69 ×10

⁴

cm

²

/V ·sec% i Ü ¼ 9, î  rì ø Í  0 l x • ¸  H 3.7 ×10

¹⁶

cm

⁻³

% i “ ¦, „  • ¸+ þ A   ¨ 8 Š U  ·s   H €  • ∼1.2 µm% i  . s  ~ ½ Ó Z O

`  ¦  6   x # Œ ¨ î €  ½ ¨› ¸_  1×64 ‚  + þ A C \ P  p/n ] X ½ + Ë ™ è \  ¦ ] j Œ • # Œ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . ECR plasma ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ •ô  Ç ™ è   H „  ^ ‰& h Ü ¼– Ð ç  H{ 9 ô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð# ŒÅ Ò% 3 Ü ¼ 9 % i ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f ' V , a A

„ 

À Ó ¢ ¸ô  Ç B Ä º  Œ •€ Œ ¤6 £ §`  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  .

PACS numbers: 55.Gs, -71.55.Gs Keywords: ECR,  s š ¸× ¼, HgCdTe

I. " e  ] Ø

HgCdTe  & h ü @‚  `  ¦ y Œ ™t    H Ó ü t| 9 – Ð" f ƒ  ½ ¨÷ &l  r 



Œ • €  " f Ò'  t F K  t  HgCdTe_  $ í  © œ l Õ ü t õ  pn] X 

½ +

Ë + þ A$ í l Õ ü t s  ß ¼>  µ 1 τ   % i  . œ íl \   H F  g„  À Ó + þ

A(Photo-Conductive) G ' p" f\ " f, ‰ & ³F   H 2 " é ¶_  œ í& h 

€ 

C \ P (focal plane array) F  g „  · ú š+ þ A(Photo-Voltaic) ™ è



– Ð \ P  % ò  © œ`  ¦ ½ ¨‰ & ³ “ ¦ e ”  . s  Qô  Ç œ í& h €  C \ P  ™ è  _  K  © œ• ¸\  ¦ Z  } s l  0 AK " f  H  o™ è_  Õ ü w   &   | ¨ c ÷  r ë

ß –  m   é ß –0 A  o™ è_  ß ¼l • ¸ 50×50 µm s  – Ð  Œ •  4

R  ô  Ç  [1].   " f l ” > r_  _ þ vd ”  d ” y Œ • ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ѝ  H s 



Qô  Ç & ñ x 9 ô  Ç ™ è _  ] j Œ •\  ô  Ç> \  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ” Ü ¼ 9 & h  

|

d ”  d ” y Œ • ~ ½ ÓZ O s  ‚    ñ÷ &“ ¦ e ”   H Æ Ò[ js  .

HgCdTe_   â Ä º s “ : rx 9 a A 1 p x_  ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð | d ” d ” y Œ •`  ¦ '

Ÿ  ½ + É  â Ä º 100∼1000 eV_   H \  -t \  ¦ ° ú   H s “ : r Ü ¼– Ð

“

  # Œ HgCdTe F « Ñ  ^ ‰_  ½ ¨› ¸& h “   ’ < H © œs 
 „  • ¸• ¸ _

    o Ä »µ 1 ÏH † d s  ˜ Г ¦ ÷ &“ ¦ e ”   [2,3].   " f & h “ É r

\

 -t \  ¦ ° ú   H ECR(electron cyclotron resonance) e  ¦   Ý

¼  \ g A`  ¦ : Ÿ xô  Ç | d ”  d ” y Œ •~ ½ ÓZ O s  ‚    ñ÷ &“ ¦ e ”  . Õ ª Q

∗

E-mail: [email protected]

 ECR e  ¦  Ý ¼ \  ¦ : Ÿ xô  Ç HgCdTe_  ³ ð€  _  mesa \ g A

¢

¸ô  Ç HgCdTe_  „  • ¸+ þ A_     o1 p x „  l & h  : £ ¤$ í _     o\  ¦ Ä

»µ 1 Ï “ ¦ e ” 6 £ § s  ˜ Г ¦ ÷ &“ ¦ e ”   [4,5].

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H HgCdTe ³ ð€  `  ¦ ECR e  ¦  Ý ¼ \  ” ¸ Ø

 ¦ r ~  ´ M : µ 1 ÏÒ q t÷ &  H „  • ¸+ þ A_     o\  ¦ s 6   x # Œ pn ] X ½ + Ë

`

 ¦ + þ A$ í † < ÊÜ ¼– Ð F  g„  · ú š+ þ A & h ü @‚   y Œ ™t ™ è \  ¦ ] j Œ • “ ¦



 % i  . HgCdTe\  ¦  6   x # Œ pn ] X ½ + Ë_  F  g„  · ú š+ þ A & h  ü

@‚   ™ è \  ¦ ] j Œ •   H / B N& ñ “ É r ] j Œ • ~ ½ ÓZ O \     mesa ½ ¨

›

¸ü < ¨ î €   ½ ¨› ¸– Ð
Ð ü t à º e ”  .

Mesa ½ ¨› ¸_  ™ è “    â Ä º p/n(<  ʓ É r n/p)_  s ×  æ8 £ x`  ¦

° ú

  H HgCdTe\  ¦ d ” y Œ •/ B N& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ é ß –0 A cell ß ¼l ë ß –
p u PR  Œ •\ O Ü ¼– Ð o “ ¦,
 Qt   © œÂ Ò_  p8 £ x(<  ʓ É r n8 £ x)`  ¦ d ”  y

Œ

•† < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ y Œ • é ß –0 A cell`  ¦ ì  r o  # Œ ] j Œ •ô  Ç .   " f d ”  y

Œ •\  _  # Œ + þ A$ í  ) a p/n ] X ½ + Ë  â > €  s   â  €  `  ¦ t  9 ” ¸Ø  ¦  ) a  . s  Qô  Ç  â > €  _  ” ¸Ø  ¦“ É r ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ • / B N& ñ r

 ] X ƒ  : £ ¤$ í 1 p x \  % ò † ¾ Ó`  ¦ p u >  ÷ & 9 ¢ ¸ô  Ç ™ è _  1 l x Œ • :

£

¤$ í \ • ¸  H % ò † ¾ Ó`  ¦ p • 2 ; .

¨ î

€   ½ ¨› ¸_  ™ è “    â Ä º, p <  ʓ É r n+ þ A_  é ß –8 £ x Ü ¼– Ð $ í



© œ ) a r « Ñ_  ³ ð€  `  ¦ é ß –0 A cell ß ¼l ë ß –
p u PR  Œ •\ O  <  ʓ É r # Œ 

_  / B N& ñ Ü ¼– Ð ” ¸Ø  ¦ r v “ ¦ s “ : r Å Ò{ 9  1 p x_  ~ ½ ÓZ O  : Ÿ x # Œ

„ 

• ¸+ þ A`  ¦ n <  ʓ É r p+ þ AÜ ¼– Ð   ¨ 8 Š # Œ p/n ] X ½ + Ë ™ è \  ¦ ë ß –

-47-

Õ

ªa Ë > 1. ECR e  ¦  Ý ¼  d ” y Œ • © œq _  > h| Ä Ì• ¸.

×

¼  H ~ ½ ÓZ O s  . s  ~ ½ ÓZ O _   â Ä º é ß –8 £ x_  p <  ʓ É r n8 £ x \  „  

•

¸+ þ As  ì ø Í@ /“   n <  ʓ É r p8 £ x s  † < Ê]  t ÷ &# Q e ”   H ½ ¨› ¸– Ð p/n ] X

½ + Ë_   â > €  s  r « Ñ_  ? / Ò\  † < Ê]  t ÷ &  H ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú >  H

†

d Ü ¼– Ð ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ •_  + þ A$ í / B N& ñ s  mesa + þ A\  q K " f

~ 1

   H  © œ& h s  e ”  .  ë ß – s “ : r Å Ò{ 9  / B N& ñ \ " f Ä »µ 1 Ï÷ &  H HgCdTe F « Ñ_  ½ ¨› ¸& h    † < Ê_  µ 1 ÏÒ q ts 
  o† < Æ € ª œ : r& h  › ¸

$ í

(stoichiometric composition)_     o ¢ ¸  H r « Ñ ³ ð€  _ 

’

< H © œ 1 p x Ü ¼– Ð s “ : r Å Ò{ 9  / B N& ñ Ê ê \ P % ƒo  1 p x_  Æ Ò / B N& ñ s  ì ø

Í× ¼r  € 9 כ ¹ >   ) a  .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H mesa ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   x # Œ ™ è \  ¦ ] j Œ •½ + É M

:
 
  H é ß –& h õ  s “ : r Å Ò{ 9 ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   xô  Ç ¨ î €   ½ ¨› ¸– Ð

™

è \  ¦ ] j Œ •½ + É M :
 
  H é ß –& h `  ¦ ˜ Ð ¢ - a½ + É Ã º e ”   H ECR e

 ¦  Ý ¼ \  ¦ s 6   x # Œ p-+ þ A HgCdTe ³ ð€  \  „  • ¸+ þ A`  ¦   

 or &  F  g„  · ú š+ þ A HgCdTe ™ è \  ¦ ] j Œ • “ ¦  % i  .

ECR power ü < s “ : r_  5 Å q„  · ú š`  ¦    or &  HgCdTe_ 

„ 

• ¸+ þ A   ¨ 8 Š U  ·s  x 9  d ” y Œ •÷ &  H U  ·s \  @ / # Œ “ ¦¹ 1 Ï % i  Ü

¼ 9 s  Qô  Ç   õ \  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð p/n ] X ½ + Ë_  & h ü @‚   1×64

‚ 

+ þ A ™ è \  ¦ ] j Œ • # Œ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ .

II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H GaAs(001) €   0 A\  MOVPE– Ð $ í  © œr 

† 

 HgCdTe(x=0.3) r « Ñ\  ¦  6   x % i  . s  r « э  H Ar- senic Ü ¼– Ð • ¸i ç  ) a  כ Ü ¼– Ð p-+ þ A „  • ¸• ¸ : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3 



.  [ jô  Ç $ í  © œ~ ½ ÓZ O \  @ /K " f  H   É r  7 Hë  H \ " f l Õ ü t 

% i   [6].

Õ

ªa Ë > 1\  ECR e  ¦  Ý ¼  d ” y Œ •  © œu \  ¦ > h| Ä Ì& h Ü ¼– Ð
 

? /% 3  . e  ¦  Ý ¼  c ” `  ¦ + þ A$ í l  0 Aô  Ç Û ¼– Ѝ  H  Ø Ô

Œ

4 H(Ar)`  ¦  6   x % i  . ECR e  ¦  Ý ¼   H 2.45 GHz_    s

ß ¼– Ð \  ¦ s 6   x # Œ + þ A$ í % i  . HgCdTe r « э  H Ä »l  [

j' ‘  õ & ñ `  ¦  • 2 ; Ê ê, ³ ð€   í ß – o} Œ • ] j \  ¦ 0 A # Œ H

2

O : (HBr : H

2

O

2

: H

2

O = 5 : 1 : 50) = 2 : 1 6   xÓ  oÜ ¼– Ð €  • 30 œ íç ß – \ g Aô  Ç Ê ê ECR e  ¦  Ý ¼  Õ þ ›! Q\   © œ{ 9 ÷ &% 3  . Õ þ ›

Õ

ªa Ë > 2. ECR e  ¦  Ý ¼ \  ¦ s 6   xô  Ç  s š ¸× ¼ ] j Œ • / B N& ñ .

!

Q 5 Å q \   © œ‚ à ̝ ) a r « э  H e  ¦  Ý ¼  ” ¸Ø  ¦ r  “ : r • ¸_  7 £ x \  _

ô  Ç r « Ñ_  ’ < H © œ`  ¦ % 3 ] j l  0 AK " f [ O }  10• ¸_  Ó ü t – Ð l

ó ø Ís   © œ‚ à ̝ ) a f . Ë  8\  ¦ à ºÍ ‰ t % i  .

ECR Õ þ ›! Q_   Ø ÔŒ 4 H Û ¼ Ä »| ¾ ӓ É r ì  r{ © œ 50 cc % i Ü ¼ 9 chamber ? /_  ”  / B N • ¸  H 2 ×10

⁻⁴

Torr – Ð { 9 & ñ >  Ä »t 

% i  .

€ 

$ , HgCdTe ECR e  ¦  Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &% 3 `  ¦ M : „   l

& h  : £ ¤$ í _     o\  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . s M :   à º– Ѝ  H ECR power ü < 5 Å q„  · ú š`  ¦ [ O & ñ # Œ z  ´' Ÿ  % i  . F « Ñ_  „   l

& h  : £ ¤$ í “ É r Van der Pauw Z O Ü ¼– Ð “ : r • ¸\    É r Hall 8 £ ¤

&

ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ „  • ¸+ þ Aõ  î  rì ø Í  0 l x • ¸_     o\  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤



. ¢ ¸ô  Ç ECR e  ¦  Ý ¼ \ _  ” ¸Ø  ¦ r ç ß –\     HgCdTe l

ó ø Í_  ³ ð€  \ " f „  • ¸+ þ As   Ÿ ÷ ¶  Òì  r  t _  U  ·s \  ¦ · ú ˜ l

 0 AK " f HgCdTe l ó ø Í`  ¦ Br-MeOH 6   xÓ  oÜ ¼– Ð \ g A 

€ 

" f Hall 8 £ ¤& ñ `  ¦ ' Ÿ  % i  . Hall 8 £ ¤& ñ r  š ¸6 Ÿ § ] X 8 ú ¤`  ¦ 0 A ô 

Ç „  F G Ü ¼– Ѝ  H AuCl

2

à º6   xÓ  o`  ¦  6   x % i  .

Õ

ªa Ë > 2  H ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  6   xô  Ç  s š ¸× ¼ ] j Œ • / B N& ñ `  ¦
 

 · p Õ ªa Ë >s  . Õ ªa Ë > 2(a)\ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú  s  p-HgCdTe 0 A\  PR`  ¦ s 6   x # Œ n+ þ A % ò % i `  ¦ ‚  × þ ˜ “ ¦, ECR e  ¦  Ý ¼



\  ” ¸Ø  ¦ r &  „  • ¸+ þ A`  ¦   ¨ 8 Š % i  . n+ þ A % ò % i _  é ß –0 A cell ß ¼l   H 100 ×100 µm % i Ü ¼ 9, é ß –0 A cell“ É r 64 > h– Ð ‚   + þ

A½ ¨› ¸– Ð C \ P ÷ &# Q e ”  . PR ] j  Ê ê ZnS\  ¦ \ P  7 £ x‚ Ã Ì 

#

Œ ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ •`  ¦ €  • 4000 ˚ A_  ¿ ºa – Ð 7 £ x‚ Ã Ì % i  (Õ ªa Ë >

2(b)). ³ ð€   ˜ Р ñ} Œ • + þ A$ í Ê ê F K5 Å q„  F G + þ A$ í `  ¦ 0 A # Œ HCl 6

 

xÓ  o`  ¦ s 6   x # Œ „  F G ½ ¨" í `  ¦ + þ A$ í % i  . p-+ þ A ] X 8 ú ¤ F K 5

Å

q Ü ¼– Ѝ  H F K(Au), n-+ þ A ] X 8 ú ¤ F K5 Å q“ É r “  ´ o u(In)`  ¦ „   c ”  7

£

x‚ à Ìl \  ¦  6   x # Œ 7 £ x‚ Ã Ì % i  .

]

j Œ • ) a  s š ¸× ¼  H 77 K \ " f „  À Ó-„  · ú š (I-V)`  ¦ 8 £ ¤

&

ñ % i Ü ¼ 9, 8 £ ¤& ñ  ) a I-V\  ¦ : Ÿ x # Œ 1 l x& h $ † ½ Óõ  €  & h _  Y

 L(R

0

A)`  ¦ ½ ¨ # Œ ] j Œ • ) a ™ è _  : £ ¤$ í `  ¦ ¨ î  % i  .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f l ó ø ÍÜ ¼– Ð  6   xô  Ç HgCdTe  H GaAs J ?s  (

 0 A\  8 µm ¿ ºa – Ð $ í  © œ ) a  כ Ü ¼– Ð 77 K\ " f Hall 8 £ ¤

&

ñ   õ  p-+ þ A „  • ¸$ í `  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9 s M : î  rì ø Í  0 l x • ¸ü < s  1

l

x • ¸  H y Œ •y Œ • 1.1×10

¹⁶

cm

⁻³

, 320 cm

²

/V ·sec_  ° ú כ`  ¦
 

? /% 3  . s  Qô  Ç r « Ñ_  „  €  `  ¦ 5 Å q„  · ú š 50 V e  ¦  Ý ¼



\  ” ¸Ø  ¦ r ç ß – 10ì  r Ü ¼– Ð “ ¦& ñ “ ¦ ECR power\  ¦ 250 W, 200 W, 145 W – Ð    o r (  `  ¦ M : „  l & h  : £ ¤$ í _     o\  ¦

¶

ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ .

0

A_  [ j t  › ¸| \ " f p-+ þ A HgCdTe  H — ¸¿ º n-+ þ A_ 

„ 

• ¸• ¸ : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  . ¢ ¸ô  Ç HgCdTe_  ³ ð€  “ É r 0.5 µm s  – Ð  _  d ” y Œ •s  ÷ &t  · ú §€ Œ ¤6 £ §`  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ” 

%

3  . HgCdTe ~ à Ì} Œ •`  ¦ \ g A €  " f Hall 8 £ ¤& ñ `  ¦ ' Ÿ ô  Ç    õ

 8 µm_  „   ¿ ºa \  @ / # Œ n-+ þ A „  • ¸$ í `  ¦ ˜ Ðe ” `  ¦ S X ‰

“

  ½ + É Ã º e ” % 3  . Hall 8 £ ¤& ñ Ü ¼– Ð
 è ß – n-+ þ A î  rì ø Í  0 l x

•

¸ü < s 1 l x • ¸  H 77 K \ " f y Œ •y Œ • 3.7×10

¹⁶

cm

⁻³

, 3.6 ×10

⁴

cm

²

/V ·sec_  ° ú כ`  ¦ ˜ Ð% i  .

s

 Qô  Ç „  • ¸+ þ A_     o\  ¦ Kim [7]1 p x“ É r HgCdTe ³ ð€   _  d ” y Œ •Ü ¼– Ð “   # Œ Ò q tl   H Hg  s “ : r õ _  Ø  æ[  t – Ð “  

# Œ HgCdTe ~ à Ì} Œ • ? / Җ Ð S X ‰í ß –÷ &# Q Hg-‘   o \  ¦ G î  r

 

õ – Ð [ O " î “ ¦ e ”  . Õ ª Q
 ‘ : r z  ´+ « >_    õ   H s [ þ t _

 [ O " î Ü ¼– Ð s K  | ¨ c à º \ O  . 7 £ ¤ ‘ : r z  ´+ « >\   6   xô  Ç p-+ þ A HgCdTe  H As – Ð • ¸i ç  ) a  כ s  9 • ¸i ç Ê ê ~ à Ì} Œ •? /\  ” > r F 

  H Hg-‘   o (vacancy)\  ¦ G Ä ºl  0 AK  Hg-Ÿ í o  © œI 

\

" f # Qu  ´a A`  ¦ ' Ÿ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð r « Ñ_  ? / Ò\  Hg-‘   o 



 H  _  ” > r F  t  · ú §`  ¦  כ Ü ¼– Ð # Œ t l  M :ë  H s  . ¢ ¸ ô 

Ç HgCdTe  _  d ” y Œ •s  ÷ &t  · ú §“ É r  © œI \ " f n-+ þ AÜ ¼

–

Ð „  • ¸• ¸ 8 µm s  © œ_  U  ·s  t   7 % 3 “ ¦, n-+ þ A î  r ì

ø Í _  0 l x • ¸ ¢ ¸ô  Ç 3.7×10

¹⁶

cm

⁻³

– Ð HgCdTe ? /_  ï ß –À Ó

Õ

ªa Ë > 3. (a) ECR e  ¦  Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &t  · ú §“ É r r « Ñ_ 

“

: r • ¸\    É r Hall ´ òõ  8 £ ¤& ñ   õ . (b) ECR power 145 W, 5 Å q„  · ú š 10 V_  › ¸| \ " f 2ì  rç ß – ECR e  ¦  Ý ¼ \ 

”

¸Ø  ¦ r †   r « Ñ_  “ : r • ¸\    É r Hall ´ òõ  8 £ ¤& ñ   õ .

Ô

 ¦í  HÓ ü t ˜ Ð  Z  } >  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ ^  ¦ M : Hg_  S X ‰í ß –\  _  ô 

Ç  כ Ü ¼– Ѝ  H # Œ t t  · ú §  H  .   " f Õ þ ›! Q? /_  Ô  ¦í  HÓ ü t s


 HgCdTe ³ ð€  _  q   Ö ¸$ í Ô  ¦í  HÓ ü t s  e  ¦  Ý ¼ \  _ K 

#

Œl   ) a % ò † ¾ ÓÜ ¼– Ð # Œ ”   .

s

 Qô  Ç „  • ¸+ þ A_     o\  ¦ s 6   x # Œ p/n ] X ½ + Ë ™ è \  ¦ + þ A

$ í

l  0 AK " f  H „  • ¸• ¸    o   H ¿ ºa _  ] j# Q € 9  כ

¹  . ECR power\  ¦ 145 W, ” ¸Ø  ¦ r ç ß –`  ¦ 2ì  r Ü ¼– Ð “ ¦& ñ

“ ¦ 5 Å q„  · ú š`  ¦ 20 V \ " f 10 V– Ð    or (  `  ¦ M : p-+ þ A HgCdTe ~ à Ì} Œ •_  U  ·s \    É r „  • ¸+ þ A_     o\  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤



. 5 Å q„  · ú š 20 V\ " f  H p-HgCdTe_  ³ ð€  \ " f ∼4 µm U

 ·s  t  n-+ þ AÜ ¼– Ð „  • ¸+ þ As   7 % 3 Ü ¼ 9 5 Å q„  · ú šs  10 V“    â Ä º  H ³ ð€  \ " f €  • ∼1.2 µm U  ·s  t  n-+ þ AÜ ¼– Ð „  

•

¸+ þ As     o % i 6 £ §`  ¦ Hall 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ · ú ˜ à º e ” % 3  .

Õ

ªa Ë > 3_  (a), (b)  H ECR e  ¦  Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &t  · ú §“ É r HgCdTe x 9  ECR power\  ¦ 145 W, 5 Å q„  · ú š`  ¦ 10 V_ 

›

¸| \ " f 2ì  rç ß – ECR plasma\  ” ¸Ø  ¦ r †   r « Ñ_  “ : r • ¸\ 

@

/ô  Ç Hall 8 £ ¤& ñ   õ \  ¦ y Œ •y Œ • ˜ Ð# Œ Šғ ¦ e ”  . Õ ªa Ë >\ " f e  ¦



Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ÷ &t  · ú §“ É r r « Ñ_   â Ä º 170 K s  _  “ : r

•

¸\ " f  H ü @“  $ í % ò % i (extrinsic)Ü ¼– Ð Arsenic • ¸i ç \  _  ô 

Ç p-+ þ A „  • ¸• ¸\  ¦, 170 K s  © œ_  “ : r • ¸\ " f  H ? /“  $ í % ò

%

i (intrinsic)Ü ¼– Ð n-+ þ A_  „  • ¸• ¸\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”  . s   H HgCdTe_   â Ä º \  -t   ½ ™× ¼Ì “ ss   © œ“ : r_  \ P & h \  -t  ˜ Ð



  Œ •“ ¦ ¢ ¸ô  Ç „   _  s 1 l x • ¸ & ñ / B N_  s 1 l x • ¸ ˜ Ð  €  • 500 C  & ñ • ¸ ß ¼l  M :ë  H \  { 9 # Q
  H ‰ & ³ © œs  . ì ø ̀  \  e  ¦



Ý ¼ \  ” ¸Ø  ¦ ) a r « Ñ_   â Ä º n-+ þ A „  • ¸• ¸ : £ ¤$ í s  $ “ : r

\

" f t  Ä »t ÷ &% 3 Ü ¼ 9 8 £ ¤& ñ “ : r • ¸_  y Œ ™™ è\     t 5 Å q& h  Ü

¼– Ð s 1 l x • ¸ 7 £ x    H „  + þ A& h “   n-+ þ A_  : £ ¤$ í `  ¦
 

?

/“ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

s

 Qô  Ç › ¸| `  ¦ s 6   x # Œ 8 µm ¿ ºa _  p-+ þ A HgCdTe l

ó ø Í 0 A\  64×1_  n/p ] X ½ + Ë  s š ¸× ¼\  ¦ ] j Œ • % i  . Õ ª

Õ

ªa Ë > 4. ECR „  • ¸+ þ A   ¨ 8 Š`  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ •ô  Ç HgCdTe F 

g  s š ¸× ¼_  77 K\ " f_  „  À Ó-„  · ú š 8 £ ¤& ñ   õ .

Õ

ªa Ë > 5. ECR e  ¦  Ý ¼  ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ •ô  Ç 1×64

‚ 

+ þ A C \ P  ™ è _  R

₀

A ì  r Ÿ í.

a Ë

> 4  H ] j Œ •ô  Ç HgCdTe  s š ¸× ¼_  77 K\ " f_  „  À Ó-„  

· ú

š 8 £ ¤& ñ   õ  x 9  1 l x& h  $ † ½ Ó_     o\  ¦  s # QÛ ¼\    
 

 · p  כ s  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú  s  77 K\ " f Ä ºÃ ºô  Ç



s š ¸× ¼“    â Ä º, R

0

A ° ú כ“ É r €  • 8×10

³

Ω ·cm

²

s % i Ü ¼ 9,

%

i ~ ½ ӆ ¾ Ó „  · ú šs  0.4 V\ " f• ¸ breakdowns  { 9 # Q
t  · ú §  H

„ 

· ú š-„  À Ó : £ ¤$ í `  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . ¢ ¸ô  Ç MOVPE– Ð $ í  © œ ô 

Ç p/n ] X ½ + ˽ ¨› ¸_  HgCdTe\  ¦ s 6   x # Œ mesa ½ ¨› ¸_  ™ è



\  ¦ ] j Œ •ô  Ç  â Ä º\  ˜ Ðs   H ' V , a A\  _ ô  Ç % i ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f _

 dark current $ í ì  r“ É r
 
t  · ú §  H   [8]. s  כ “ É r ™ è



 ] j Œ •\   6   x ) a ½ ¨› ¸ mesa ½ ¨› ¸\  _  # Œ  l ÷ &  H

%

i ~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f_  ' V , a A „  À Ó$ í ì  r`  ¦ ×  ¦ # Œï  r  כ Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã

º e ”  . í  H~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f_  series resistance  H €  • 5×10

³

Ω – Ð

 z Œ ¤ .

]

j Œ • ) a 1 ×64 ‚  + þ A C \ P  ™ è \ " f @ / Òì  r_  R

₀

A ° ú כ

“

É r 0 V \ " f diffusion current\  _  # Œ   & ñ ÷ &% 3  . Õ ªa Ë >

5  H ECR e  ¦  Ý ¼  ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ •ô  Ç 64> h_  ‚   + þ

A C \ P  ™ è _  R

0

A ì  r Ÿ í\  ¦
  · p  כ s  . Õ ªa Ë >\ 
  è

ß – R

₀

A ° ú כ“ É r 64 > h_  F  g„  · ú š+ þ A ™ è  ×  æ 30 > h_  ™ è \  ¦ 8 £ ¤

&

ñ # Œ
  · p  כ s  . 66.6 %_  ™ è   H 10

²

Ω ·cm

²

s  © œ _

 ° ú כ`  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, 20 %_  ™ è   H 10

³

Ω ·cm

²

s  © œ_ 

° ú

כ`  ¦
 ? /
, 86 % s  © œ_   s š ¸× ¼ 10

²

Ω ·cm

²

° ú כ`  ¦

4 R ç  H{ 9 ô  Ç ™ è : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  .

IV. ~ ¿ W d l

MOVPE\  ¦ s 6   x # Œ GaAs(001) l ó ø Í0 A\  $ í  © œô  Ç p- type Hg

1−x

Cd

x

Te(x=0.3)\  ¦ ECR e  ¦  Ý ¼ \  ¦ s 6   x # Œ n-type Ü ¼– Ð   ¨ 8 Š # Œ 1×64 ‚  + þ A C \ P  ™ è \  ¦ ] j Œ • # Œ

Õ

ª : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤ . 145 W_  ECR power\ " f 10 V _  5 Å q„  · ú š`  ¦  # Œ 2ì  rç ß – plasma\  ” ¸Ø  ¦ r (  `  ¦  â Ä º, Hall s 1 l x • ¸  H 1.69 ×10

⁴

cm

²

/V ·sec% i Ü ¼ 9, î  rì ø Í  0 l x • ¸



 H 3.7×10

¹⁶

cm

⁻³

– Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, „  • ¸+ þ A   ¨ 8 Š U  ·s   H

∼1.2 µm & ñ • ¸% i  . ™ è  ] j Œ •   õ , 77 K\ " f Ä ºÃ ºô  Ç



s š ¸× ¼“    â Ä º_  R

0

A ° ú כ“ É r €  • 8×10

³

Ω ·cm

²

s % i Ü ¼ 9,

%

i ~ ½ ӆ ¾ Ó „  · ú šs  0.4 V\ " f• ¸ breakdowns  { 9 # Q
t  · ú §



 H „  · ú š-„  À Ó : £ ¤$ í `  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . í  H~ ½ ӆ ¾ Ó\ " f_  series resistance  H €  • 5×10

³

Ω – Ð
 z Œ ¤ . ] j Œ • ) a 1 ×64 ‚  + þ A C

\ P  ™ è \ " f @ / Òì  r_   s š ¸× ¼  H 0 V \ " f diffusion current \  _  # Œ R

0

A ° ú כs    & ñ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, ] j Œ • ) a 1 ×64

‚ 

+ þ A C \ P  ™ è _  R

0

A ° ú כ“ É r 86 % s  © œs  10

²

Ω ·cm

²

s 



© œ_  ° ú כ`  ¦
 ? /# Q ç  H{ 9 ô  Ç ™ è  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  .

ECR e  ¦  Ý ¼ \  ¦ s 6   xô  Ç HgCdTe F  g„  · ú š+ þ A ‚  + þ A ™ è



 ] j Œ •“ É r MESA ½ ¨› ¸_  HgCdTe ] j Œ •\ " f ~ 1 > 
 

  H ³ ð€  ˜ Р ñ} Œ • ë  H ] j\  ¦ K   ½ + É Ã º e ” `  ¦ ÷  rë ß –  m  , MOVPE\  ¦ s 6   x # Œ p/n ] X ½ + Ë`  ¦ + þ A$ í ½ + É M :
 
  H Hillock x 9 • ¸7 £ x  [6]ü < ° ú  “ É r ë  H ] j\  ¦ ×  ¦{ 9  à º e ”   H s & h  s

 e ”  . ‘ : r ƒ  ½ ¨_    õ   H ¨ î €  ½ ¨› ¸_  p/n ] X ½ + Ë  s š ¸

×

¼\  ¦ ECR e  ¦  Ý ¼ \  ¦ s 6   x # Œ ] j Œ •   H  כ s  0 p x† < Ê

`

 ¦ ˜ Ð# Œ Å Ò% 3 Ü ¼ 9 ] j Œ • ) a ™ è _  $ í 0 p x ¢ ¸ô  Ç Ä ºÃ º % i 6 £ §

`

 ¦ S X ‰ “   % i  .   " f s  ~ ½ ÓZ O “ É r s “ : r Å Ò{ 9 Z O Ü ¼– Ð p/n ] X

½ + Ë  s š ¸× ¼ ] j Œ •r   l ÷ &  H HgCdTe F « Ñ_  ’ < H © œ 1 p x

`

 ¦ % 3 ] j½ + É Ã º e ” `  ¦ ÷  r  m   s “ : r Å Ò{ 9  Ê ê # Qu  ´a A 1 p x`  ¦ '

Ÿ K     H / B N& ñ `  ¦ x ½ + É Ã º e ” 6 £ § Ü ¼– Ð / B N& ñ _  é ß –í  H o\  ¦

4 R`  ¦ à º e ”   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð # Œ ”   .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H õ † < Æl Õ ü t Â Ò   ç  H  6   x l Õ ü t  \ O Ü ¼– Ð t " é ¶

÷

&% 3 Ü ¼ 9 s \  y Œ ™ \  ¦ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] M. B. Reine, A. Hairston. P. O. Dette, S. P. Tobin, F. T. P. Smith and B. L. Musicant, SPIE Proc. 3379, (SPIE, 1998), p. 200.

[2] M. A. Lunn and P. S. Dobson, J. Cryst. Growth 73, 379 (1985).

[3] J. T. M. Wotherspon, U. K. Patent No. GB 2, 095, 898 (1981).

[4] J. L. Elkind and Glennis, J. Vac. Sci. Technol. A10,

1106 (1992).

[5] R. C. Keller, M. Seelmann-eggebert and H. J. Richter, J. Electron. Materials, 25, 1270 (1996).

[6] S. H. Suh, J. S. Kim, J. H. J. Kim and J. H. Song, J.

Crystal Growth, 236, 119 (2002).

[7] E. T. Kim, M. S. Han, J. H. Kwon, S. R. Hahn, K.

H. Song, S. G. Lee, T. S. Lee, Y. S. Lee and J. M.

Kim, Proccding of SPIE - The International society for Optical Engineering, 3436, Issue 1, 84 (1998).

[8] 5 Å x7 á x+ þ A, & ñ › ' a¹ ¡ ¤, ^ ” ”   © œ, " f © œ B, ^ ” “  F , ^ ” ‚  Ö  æ, ~ Ã Ì ë

ß – © œ, ~ à Ì5 p xë ß –, ^ ” < É ª² D G, ^ ” F ¶ n q, 6 £ x6   xÓ ü t o , 11, S134 (1998).

The Use of an Electron Cyclotron Resonance Plasma to Fabrication a Photovoltaic HgCdTe Diode for MWIR detection

Se-Young An and Sang-Hoon Lee

Semiconductor Nanostructure Research Laboratory, Deprtment Physics, Korea University, Seoul 136-701

Sang-Hee Suh and Jin-Sang Kim

Electronic Materials and Devices Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791

(Received 11 December 2002)

We have studied the electrical type conversion condition for p-type HgCdTe surface, when the HgCdTe was exposed to an electron cyclotron resonance (ECR) plasma, as a function of the ECR power and the accelerating voltage. When HgCdTe was exposed for two min to an ECR plasma with a power of 145W at a bias of 10V, the p-type HgCdTe showed n-type conductivity with a carrier concentration of 3.7 ×10

¹⁶

cm

⁻³

and a mobility of 1.69 ×10

⁴

cm

²

/V ·sec. The converted n- type depth in the p-type HgCdTe substrate was ∼1.2 µm. By using ECR plasma treatment, we were able to fabricate a planar type linear array of 1 ×64 photodiodes and those devices showed very good cell–to–cell uniformity and a small reverse–bias tunneling current.

PACS numbers: 55.Gs, -71.55.Gs

Keywords: ECR, Diode, HgCdTe