【摘 要】
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由于InSb具有较窄的禁带宽度、较高的电子迁移率和较小的电子有效质量,因此在红外探测器、大面积红外焦平面阵列图像探测器以及磁敏器件等领域有着重要的应用价值和前景。在本论文中,我们主要对高压下InSb的电输运性质、相变行为以及光电导现象进行了详细的研究。 1、利用集成有测量微电路系统的金刚石对顶砧技术平台,对高压下InSb的电输运性质进行了研究,原位测量了InSb电阻率在压力作用下的变化规律
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由于InSb具有较窄的禁带宽度、较高的电子迁移率和较小的电子有效质量,因此在红外探测器、大面积红外焦平面阵列图像探测器以及磁敏器件等领域有着重要的应用价值和前景。在本论文中,我们主要对高压下InSb的电输运性质、相变行为以及光电导现象进行了详细的研究。 1、利用集成有测量微电路系统的金刚石对顶砧技术平台,对高压下InSb的电输运性质进行了研究,原位测量了InSb电阻率在压力作用下的变化规律,得到以下结论:（1）在3.2GPa时,InSb电阻率的突变表明InSb发生了由初始的闪锌矿结构的P1（InSb-Ⅰ）相向正交晶系的P4（InSb-Ⅳ）相的转变,这与文献报道的3GPa相符;（2）对应于5GPa至6GPa之间的异常,我们认为InSb发生了由P4（InSb-Ⅳ）相到P5（InSb-V）相的转变,这与文献报道的相变压力点6.3GPa稍有差异,有可能是非静水压效应导致的;（3）直到10GPa时,电阻率随压力的变化曲线中又出现了一个小幅度的突变上升,表明发生了从P5（InSb-Ⅴ）相到InSb-Ⅲ相的转变。 2、利用高压X光同步辐射技术对InSb的高压相变行为进行了研究。X光衍射数据表明:（1）在3.16GPa时,图谱中出现了三个新的衍射峰,依次对应着P4（InSb-IV）相的（200）、（101）和（211）晶面衍射,同时,原P1（InSb-I）相的（111）、（311）、（400）和（331）晶面衍射峰消失,说明InSb在3.16GPa时发生了由P1（InSb-Ⅰ）相到P4（InSb-Ⅳ）相的转变;（2）在6.68GPa时, P4（InSb-Ⅳ）相的（220）晶面衍射峰消失,InSb发生了从P4（InSb-Ⅳ）相到P5（InSb-Ⅴ）相的结构相变;（3）在12.64GPa之后,图谱中出现InSb-Ⅲ相（201）晶面的衍射峰。 3、我们利用Materials studio软件中的CASTEP模块对不同压力下InSb的能带结构进行了理论计算,结果显示2.5GPa时,P3（InSb-Ⅱ）相的带隙宽度为0.024eV;5GPa时,P4（InSb-Ⅳ）相的带隙宽度为0.053eV,均为窄带隙半导体。在室温下InSb的光电导测量结果中,我们发现:从常压到1.8GPa的范围内,InSb存在光电导现象。压力继续增大,光电导现象就不明显了。 综上所述:利用金刚石对顶砧上的原位电学测量系统,研究了高压下InSb粉末的电输运性质,通过原位测量电阻率随压力的变化关系,探测到了InSb的P1相→P4相→P5相→InSb-III相的压致结构相变。与高压X光同步辐射研究得到的结果基本一致。利用CASTEP模块对5GPa内InSb的能带结构进行了计算,表明InSb在这个压力范围内是窄禁带半导体。同时,对高压下InSb的光电导现象进行了研究。
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