杨卫霞，张贺翔，潘凤春，林雪玲

(宁夏大学物理与电子电气工程学院，银川 750021)

0 引 言

直接带隙半导体GaSb的晶格常数可与各种三元、四元的Ⅲ-V族化合物半导体相匹配，因此常被用作半导体衬底材料，在红外探测、激光器、二极管及热光伏电池等方面有着广泛的应用[1-7]。GaSb基多元超晶格材料光电子设备表现出与传统红外探测器材料HgCdTe等价的截止波长，但可以在更低的暗电流和更高的温度条件下工作，且GaSb本身也可以作为HgCdTe和HgCdSe等红外材料的衬底材料和红外探测器光子吸收层的候选材料[8-9]。本征GaSb半导体的禁带宽度与近红外波段的光谱匹配较好，却不能很好地吸收利用中远红外波段的光子，限制了其在红外领域的发展与应用。通过掺杂等方法对半导体各方面性能进行调控成为近年来的研究热点之一。理论计算表明通过掺杂其他元素可改变被掺杂半导体的电子结构，降低体系禁带宽度，这对于改善半导体的电学和光学性质是有利的。比如，Cu掺杂ZnO在禁带中出现了由Cu-3d与O-2p相互作用形成的杂质能级，导致禁带宽度减小，提高了材料的光催化活性[10]。对GaSb材料来说，通过Te和Be掺杂，且作钝化处理之后，提高了GaSb材料的发光性能[11-12]，然而，从理论计算上分析掺杂对其发光特性产生影响的原因尚有不足。研究表明，通过较高浓度的3d过渡族金属元素V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的掺杂可以降低GaSb的有效带隙[13-14]，增强材料对红外光的吸收能力。另外，非过渡族金属In、As的掺杂也可以在一定程度上拓宽GaSb材料的吸收光谱[15]，文献中虽细致分析了掺杂前后体系的电子结构和光学性质的变化，但未讨论不同浓度掺杂对材料性能的影响。……