CZT晶体用化学机械抛光液的制备及其性能研究

化学机械抛光工艺是碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride,CZT)晶体表面处理的关键技术之一.其中,化学机械抛光液是影响晶片表面质量的重要因素.目前用于CZT晶片的抛光液主要是依靠进口的碱性抛光液,这严重制约了我国CZT晶体研究的发展.采用硅溶胶和次氯酸钠(NaClO)溶液作为主要原料,制备了碱性化学机械抛光液.然后采用该抛光液对CZT晶片表面进行了化学机械抛光,并对抛光表面进行了表征.实验结果表明,抛光后晶片表面的粗糙度小于2 nm,因此采用硅溶胶-次氯酸钠碱性抛光液可制备出高质量的CZT抛光表面.     

碲锌镉小角晶界的反射式X射线衍射形貌

碲锌镉晶体中存在着各种晶体缺陷,其中小角晶界是制约碲锌镉晶体质量的主要晶体缺陷之一。X射线衍射形貌术是一种非破坏性地全面研究小角晶界缺陷的有效方法。采用反射式X射线衍射形貌术对碲锌镉衬底的小角晶界缺陷进行了研究,讨论了小角晶界类型、样品扫描方向以及入射线发散度等对小角晶界缺陷的X射线衍射形貌的影响。为全面获得小角晶界缺陷的衍射形貌,应尽量选择宽的入射线狭缝,对于对称倾侧晶界和扭转晶界,应分别平行和垂直于小角晶界方向扫描。     

(111)晶向碲锌镉晶片双面腐蚀的对比

通过对材料减薄，并采用红外透射显微镜观察的手段，实现了对A面和B面腐蚀坑的同时观察.结果发现采用标准腐蚀剂在同一晶片的（111) A和（111) B面上形成的腐蚀坑大都不存在对应关系，深度腐蚀的实验也发现，表面腐蚀坑所对应的缺陷只局限于10μm的表层内，这表明大部分腐蚀坑所对应的不是通常认为的穿越位错. 进一步分析的结果表明，不同腐蚀剂形成的腐蚀坑所对应的缺陷有可能是不同类型的位错，甚至也可能起源于微沉淀物，通常将碲锌镉材料的腐蚀坑所对应的缺陷简单地归结为材料的位错是缺乏实验依据的.     

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。     

红外光热吸收成像技术在碲锌镉材料检测中的应用

红外光热吸收效应作为一种无损伤非接触的检测技术,已经被广泛用于硅等半导体材料中的微缺陷表征分析.采用光热吸收技术对碲锌镉晶体中的缺陷进行扫描成像分析时发现了一种连续性的光貌相条纹,并对这些条纹的形成机理进行了研究.研究表明碲锌镉晶体中的这种连续性条纹源自于光热测试系统中入射光的干涉,这种干涉和入射光参数、测试样品的厚度、禁带宽度以及热导率等材料特性密切相关.最后,实验通过优化红外光热吸收测量系统获得了碲锌镉材料中的微缺陷结构及其在样品深度方向的三维分布图像.     

固液界面附近CdZnTe晶体组份分布及X2Ray测试

利用对垂直布里奇曼B ridgman法生长中的Cd1 - x Znx Te晶体停电自然降温的方法获得了具有不同凝固速率的同一块单晶样品。通过红外透射光谱测量方法对停电自然降温前后的单晶区域进行比较,结果显示:停电自然降温后,在固液界面附近存在一个明显的组份过度区,正常凝固的晶体组份分布比较均匀,而快速凝固的结晶区域轴向组份分布梯度较大,同时,通过X2Ray测试结果进一步准确判断固液界面的位置。     

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.     

碲锌镉晶体第二相夹杂物特性研究

高质量的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,然而目前碲锌镉材料中的第二相夹杂物严重制约着晶体的质量.根据红外透射形貌的描述和表征,碲锌镉晶体的常见夹杂物被分成了五类,并在此基础上讨论了各自的形成机制,A、B和C类夹杂物与化学配比及其变化密切相关,而D和E类夹杂物与源材料中或者在生长工艺控制过程中氧含量相关.进一步的研究表明大尺寸、高密度的Te夹杂物将会严重降低红外透过率,同时腐蚀坑密集分布在与Cd夹杂对应的六重对称线上,该结果揭示了第二相夹杂物会产生其他缺陷的增殖,但夹杂物引起的应力影响区域是局限的.     

碲锌镉衬底国产研磨料的研究

针对原有国产碲锌镉衬底加工磨料粒度分布不均匀、存在异常大颗粒等问题,根据重力沉降原理,对国产磨料进行分级处理,将分级处理后的国产L、M类磨料与进口Logitech磨料进行磨抛对比实验,结果表明:与进口磨料相比,国产-M磨料去除速率大约提高了27%,研磨后晶片表面波纹度Wa值和凹坑面积占比降低,晶片表面质量提高,可替代进口的Logitech磨料。     

碲锌镉表面腐蚀坑所对应缺陷的特性研究

文中通过使用Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种常用腐蚀剂对碲锌镉材料的腐蚀 坑空间分布特性进行研究,结果显示, 20μm厚的(111)晶片A、B面上的腐蚀坑在空间位置上不存在对应关系,这表明腐蚀坑所对应的缺陷不是具有穿越特性的位错。腐蚀坑的空间局限性特征和热处理后腐蚀坑密度(EPD)减少等实验结果表明,腐蚀坑更有可能对应某种微沉淀物缺陷,将目前常用腐蚀剂的EPD作为碲锌镉材料的位错密度是缺乏实验依据的。