HgCdTe薄膜材料组分分布对器件响应光谱的影响

研究了HgCdTe液相外延薄膜的纵向组分分布对探测器响应光谱的影响.提出了一种计算HgCdTe红外探测器响应光谱的模型,模型中综合考虑了薄膜的实际组分分布以及光在器件各层结构中的相干、非相干传输.计算结果表明,在探测器的光吸收区,HgCdTe液相外延薄膜的组分梯度及其产生的内建电场可以显著地提高器件的响应率.通过与实验数据进行比较,验证了模型的适用性.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对红外透射光谱的影响

用多层模型和膜系传递矩阵计算了HgCdTe/CdZnTe外延薄膜的红外透射光谱,结果表明组分扩散区主要影响透射光谱的干涉条纹和透射率小于10%的区域,而组分梯度区则影响吸收边斜率.横向组分波动也将影响透射光谱的吸收边斜率,当组分均方差小于0.005时,横向组分波动对透射光谱影响可以忽略.用新的组分分布模型计算了HgCdTe/CdZnTe液相外延薄膜的理论透射光谱,并运用非线性二乘法使理论曲线能够很好地与实验结果吻合,从而获得了更加可信的HgCdTe外延薄膜的纵向组分分布和厚度参数.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性对红外透射光谱的影响

用多层模型和膜系传递矩阵计算了HgCdTe/CdZnTe外延薄膜的红外透射光谱，结果表明组分扩散区主要影响透射光谱的干涉条纹和透射率小于10％的区域，而组分梯度区则影响吸收边斜率．横向组分波动也将影响透射光谱的吸收边斜率，当组分均方差小于0.005时，横向组分波动对透射光谱影响可以忽略．用新的组分分布模型计算了HgCdTe/CdZnTe液相外延薄膜的理论透射光谱，并运用非线性二乘法使理论曲线能够很好地与实验结果吻合，从而获得了更加可信的HgCdTe外延薄膜的纵向组分分布和厚度参数．     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

HgCdTe液相外延材料组分分布的红外透射光谱评价技术

对红外透射光谱法测定HgCdTe液相外延材料纵向组分分布技术进行了深入的研究.红外透射光谱的理论计算采用了王庆学提出的组分分布模型,并考虑了光穿越组分梯度区时产生的干涉效应.通过测量同一样品在不同外延层厚度下的一组红外透射光谱,该方法的有效性得到了实验验证.进一步对组分模型中参数(即外延总厚度、组分互扩散区厚度、材料表面组分和HgCdTe层组分梯度)的拟合方法进行了讨论,并确定了各拟合参数的拟合精度.结果显示,该方法可作为测定HgcdTe液相外延材料组分特性的一种有效的测试评价技术.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

液相外延HgCdTe薄膜组分的均匀性

利用水平推舟液相外延法,以CdZnTe作为衬底,固态HgTe作为Hg补偿源,从富Te-HgCdTe溶液中外延生长大面积HgCdTe薄膜.通过选择合适的温度和生长速率,获得了组分均匀性和重复性较好的大面积长波HgCdTe薄膜.     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性的研究

用水平推舟液相外延的方法，以CdZnTe作衬底，固态HgTe作为Hg补偿源，从富Te-HgCdTe溶液中外延生长大面积HgCdTe薄膜。通过选择合适的温度控制和生长速率，获得组分均匀性和重复性较好的大面积长波HgCdTe薄膜。     

改进碲镉汞液相外延方法原位生长正组分梯度薄膜材料

研究了液相外延生长条件对碲镉汞薄膜材料组分梯度的影响,建立了指导液相外延生长的理论模型。通过改变水平推舟液相外延工艺的汞损失速率,生长出具有正组分梯度的碲镉汞薄膜材料。针对这种特定条件下生长的碲镉汞外延薄膜,通过腐蚀减薄光谱测试与二次离子质谱测试证实了材料具有正组分梯度结构。与传统方法生长的具有负组分梯度的碲镉汞薄膜相比,这种薄膜材料具有相近的表面形貌与红外透射光谱曲线;且具有较高的晶体质量,其X射线衍射双晶摇摆曲线半峰宽达到28.8 arcsec。     

HgCdTe材料及其晶体生长

HgCdTe是一种有广泛应用前景的半导体光电材料。从投资上看,它已成为仅次于Si和GaAs的第三种最重要的半导体。本文系统地介绍了HgCdTe材料的基本性质及HgCdTe的晶体生长,对液相外延生长HgCdTe晶体的理论和工艺问题作了较详细的论述。     

碲镉汞富碲垂直液相外延技术

研究了碲镉汞富碲垂直液相外延技术.在研究该关键技术的过程中,提出了一种方法以检查外延前(Hg1-xCdx)1-yTey母液的均匀性.并且,通过减小生长腔体中的自由空间,对气体的对流和汞回流进行了抑制,及通过改进工艺过程中的温度控制方式来应对因对流和汞回流而造成的生长温度不确定性.在解决上述关键技术后,实现了碲镉汞垂直液相外延工艺的稳定性,所外延的中波碲镉汞材料的组分可重复性做到了±0.005,厚度控制能力达到了±5μm ,40×30mm2外延材料的横向组分均匀性(相对均方差)小于1.3×10-3,同生长批次材料片与片之间的组分和厚度差异分别小于0.001和1μm.在10mm线度上,表面起伏小于1μm.经热处理后,中波汞空位p型材料在77K下具有较高的空穴迁移率.另外,和水平推舟技术相比,垂直碲镉汞液相外延在提供大批量和大面积相同性能材料方面具有明显的优势,这对于二代碲镉汞红外焦平面批生产技术和拼接型超大规模红外焦平面技术的发展都具有重要的意义.     

Si/CdTe复合衬底HgCdTe液相外延材料的生长与性能分析

通过改进推舟液相外延技术,成功地在(211)晶向Si/CdTe复合衬底上进行了HgCdTe液相外延生长,获得了表面光亮的HgCdTe外延薄膜.测试结果表明,(211)Si/CdTe复合衬底液相外延HgCdTe材料组分及厚度的均匀性与常规(111)CdZnTe衬底HgCdTe外延材料相当;位错腐蚀坑平均密度为(5～8)×105 cm-2,比相同衬底上分子束外延材料的平均位错密度要低一个数量级;晶体的双晶半峰宽达到70″左右.研究结果表明,在发展需要低位错密度的大面积长波HgCdTe外延材料制备技术方面,Si/CdTe复合衬底HgCdTe液相外延技术可发挥重要的作用.     

液相外延碲镉汞贯穿型缺陷研究

液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征,并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜,统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系,因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。     

Study on Surface Oxidative Characterization of LPE HgCdTe Epilayer by X-Ray Photoelectron Spectroscopy

This report presents a surface pre-treatment method of LPE HgCdTe epilayer to reduce and remove the oxides and contaminants. The surface oxidative characterization of LPE HgCdTe epilayer has been studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). HgCdTe surface exposed by various processing steps has been measured and analyzed, the results show the native oxide film can be removed by the solution of lactic acid in ethylene glycol after etching by bromine in absolute ethyl alcohol. It indicates that the mainly optical and electrical parameters of LPE HgCdTe epilayer have not been changed. It is evident that the pre-treatment before HgCdTe surface passivation affects the passivant/HgCdTe interface properties.     

CdZnTe中富碲沉积相缺陷引起的液相外延HgCdTe薄膜表面缺陷

为了研究液相外延碲镉汞薄膜表面缺陷形成机制,采用光刻工艺结合化学腐蚀方法在碲锌镉衬底表面实现了网格化,研究了碲锌镉近表面富碲沉积相与外延薄膜表面缺陷的关系.结果表明:衬底近表面富碲沉积相会导致碲镉汞薄膜表面孔洞、类针形凹陷坑缺陷以及三角形凹陷坑聚集区;在液相外延过程中,高温碲镉汞熔液与CdZnTe衬底间的回熔作用可以减少与富碲沉积相相关的表面缺陷,薄膜表面缺陷与衬底表面富碲沉积相的匹配度与回熔深度负相关;回熔过程以及富碲沉积相形态、深度影响HgCdTe薄膜表面缺陷形态和分布.     

Composition and thickness control of thin LPE HgCdTe layers using x-ray diffraction

Double-axis x-ray rocking curve measurements have been used to nondestructively characterize the composition profile of HgCdTe heterojunction photodiode structures grown by liquid phase epitaxy (LPE). In particular, the thickness and composition profile of the thin graded-composition cap layer are determined through an empirical correlation between rocking curve parameters and composition profiles measured by SIMS. Spatial maps of cap layer thickness and composition are generated from automated measurements of x-ray rocking curves across a wafer. X-ray mapping has been instrumental in improving the spatial uniformity of cap layers and in maintaining control of the growth process in Hg-rich LPE dipping reactors.     

Surface Oxidative Characterization of LPE HgCdTe Epilayer Studied by X-ray Photoelectron Spectroscopy

The surface oxidative characterization of Liquid Phase Epitaxy (LPE) HgCdTe epilayer has been studied by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). HgCdTe surface is exposed by various processing steps. After measurement and analysis, we draw a conclusion that the native oxide film can be reduced and removed by the solution of lactic acid in ethylene glycol after being etched by bromine in absolute ethyl alcohol. The result shows the main optical and electrical parameters have not been changed after the treatment and the processing method given here can successfully remove the native oxides of LPE HgCdTe epilayer to obtain a clean surface. It indicates that the pre-treatment before HgCdTe surface passivation can affect the passivant/HgCdTe interface properties.