原位退火对碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的影响

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体,在配料过程中添加适当过量的Cd,并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺,晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制。根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理,结合热扩散理论和碲锌镉晶体的P-T相图,研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度（尺寸）的影响,获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的退火条件。利用优化的退火条件制备碲锌镉晶体,晶体第二相夹杂缺陷的尺寸小于10 μm,密度小于250 cm－2。     

碲锌镉晶体中微观缺陷分析

碲锌镉晶体(CdZnTe)是一种性能优异的红外焦平面探测器衬底材料,其质量的优劣将直接影响外延层的结构与性能,而晶体中的微观缺陷常常是影响衬底材料质量的主要因素之一。本文采用红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、扫描电镜、白光干涉仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体中存在的微观缺陷。研究发现碲锌镉晶体样品中主要存在层错、孪晶界和包裹物等微观缺陷,结合晶体缺陷理论详细地分析了碲锌镉晶体中微观缺陷的形成机制。     

碲镉汞材料提纯研究

杂质是影响碲镉汞器件性能的重要因素之一。对于碲锌镉衬底晶体和窄禁带碲镉汞材料来说,杂质的影响更加显著。主要论述了碲镉汞材料中常见的杂质类型以及杂质在材料中的作用,并分析了影响器件性能的主要杂质。采用辉光放电质谱法(Glow Discharge Mass Spectrometry, GDMS)测试了材料中的杂质含量,同时通过改进的区熔工艺降低了碲锌镉衬底及液相外延生长的碲镉汞薄膜材料中的杂质含量,提高了碲镉汞薄膜的电学性能,从而满足高性能碲镉汞红外探测器的制备要求。     

CdZnTe衬底的退火改性技术研究北大核心CSCD

针对高性能碲镉汞红外探测器对碲锌镉(CdZnTe)衬底质量需求的不断提升,采用高温-真空退火方式,对碲锌镉衬底进行退火改性研究。结果发现:碲锌镉衬底的红外透过率得到明显地改善,在红外波段(2.5~25μm)均达到60%以上;晶片中的第二相夹杂得到极大地改善,可实现无大于1μm的第二相夹杂,即可实现红外显微镜下夹杂不可见;Zn组分分布均匀性得到极大地改善,通过退火分压的调节,可实现衬底中Zn组分可调和Zn值的组分均匀分布,其中Zn组分可控制在0.044~0.051范围内,成分标准偏差可控制在0.001以下,衬底的组分可控和均匀分布为大面阵碲镉汞红外探测器的质量提升奠定了坚实的材料基础。     

大尺寸碲锌镉基碲镉汞材料分子束外延技术研究

针对高质量、大规模碲镉汞红外焦平面探测器需求的持续增加,本文开展了使用分子束外延方式在50 mm×50 mm(211)B碲锌镉衬底上外延碲镉汞材料技术的研究.通过对碲锌镉衬底改进湿化学腐蚀、碲锌镉衬底预处理、碲锌镉衬底缓冲层生长、碲锌镉基碲镉汞材料工艺开发等方面的研究,开发出了能够稳定获得碲锌镉基碲镉汞材料的工艺.材料...     

碲锌镉晶体常用腐蚀剂的坑形特性研究

大面积、高质量碲锌镉单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料，而腐蚀法是常用的揭示碲锌镉晶体缺陷和评价晶体质量的方法之一。对碲锌镉晶体常用的Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种腐蚀剂在碲锌镉材料（111）晶面上的腐蚀坑坑形进行了研究，结果发现，EAg2腐蚀剂在（111）B面上的腐蚀坑为平底坑，Everson腐蚀剂在 (111)B面上产生的腐蚀坑包括平底坑和带有不同倾斜方向坑底的三角锥形坑，进一步的研究还表明，三角锥形坑并未沿着坑底的倾斜方向向下延伸。实验中也首次观察到了EAg腐蚀剂的黑白平底坑。对常用腐蚀剂的坑形特性研究，将有助于更好地利用腐蚀剂开展碲锌镉材料缺陷研究和晶体质量评价工作。     

碲锌镉晶体中夹杂问题的实验研究

采用红外透射显微镜检测和研究了热解氮化硼(PBN)坩埚生长碲锌镉晶体(CdZnTe)中的缺陷—夹杂,并对夹杂的影响因素进行了分析。研究发现:不同原料的化学配比、自由空间体积、饱和蒸汽压、晶体生长温场对晶体中夹杂的种类、形状、密度和尺寸都存在着影响,通过一系列工艺的改进可以获得夹杂合格的碲锌镉晶体。     

Cd1-xZnxTe晶体中由本征缺陷引起的导电类型转变界面研究

在富Te生长条件下,采用垂直布里奇曼法（vertical Bridgman method, VB）生长的部分碲锌镉（Cd_1-xZn_xTe, CZT）晶体内存在导电类型转变界面。为深入探讨碲锌镉晶体导电类型转变界面形成的原因,结合晶体导电类型和红外光谱透过率的测试结果与第一性原理的理论计算进行分析,结果表明,碲锌镉晶体内的导电类型转变界面是晶体生长过程中形成的Cd空位（V_Cd）缺陷与Cd间隙（Cd_i）缺陷导致的。在富Te条件的生长过程中,Cd空位缺陷易于形成,碲锌镉晶体材料中含有大量的Cd空位缺陷,材料的导电型为p型。在晶体生长结束阶段的降温过程中,Cd原子会扩散至碲锌镉晶体中,促进了Cd间隙缺陷的形成,在碲锌镉晶体材料中形成Cd间隙缺陷,导致晶体材料的导电性转变为n型。     

碲锌镉晶体表面磨抛方法研究

碲锌镉是一种性能优异的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。随锌含量不同,其禁带宽度可连续调节,是用于制备红外探测器的碲镉汞材料的优良衬底。介绍了多种碲锌镉晶体的磨抛方法,包括手工研磨、机械抛光、化学抛光和机械化学抛光。借助多种表征技术和改良手段,碲锌镉晶体的表面加工取得了显著进步。     

碲锌镉晶体的X射线衍射形貌与腐蚀形貌

碲锌镉晶体中存在着各种典型晶体缺陷,其缺陷研究一直倍受关注,X射线衍射形貌术是一种非破坏性地研究晶体材料结构完整性、均匀性的有效方法.采用反射式X射线衍射形貌术对碲锌镉衬底的质量进行了研究,并将衬底的X射线衍射形貌与Everson腐蚀形貌进行了对比分析,碲锌镉衬底的X射线衍射形貌主要有六种特征类型,分别对应不同的晶体结构或缺陷,包括均匀结构、镶嵌结构、孪晶、小角晶界、夹杂、表面划伤,对上述特征类型进行了详细的分析.目前,衬底的X射线衍射形貌主要以均匀结构类型为主,划伤和镶嵌结构缺陷基本已消除,存在的晶体缺陷主要以小角晶界为主.通过对比分析碲锌镉衬底和液相外延碲镉汞薄膜的X射线衍射形貌,发现小角晶界等晶体结构缺陷会延伸到外延层上,碲锌镉衬底质量会直接影响碲镉汞外延层的质量,晶体结构完整的衬底是制备高质量碲镉汞外延材料的基础.