劳厄形貌术在碲镉汞器件研制中的应用（二）

讨论了反射劳厄形貌术的优缺点，结合碲镉汞器件研制工作给了实际应用的几个例子。如磅镉汞晶片结构检查，观察磅镉汞晶片的磨势损伤，跟踪观察磅镉汞晶片在不光刻、化学腐蚀成形、离子刻蚀成表前后的晶格变化等。     

碲镉汞晶片少数载流子寿命面分布的自动测试技术

建立了一套碲镉汞薄晶片加工过程中的少数载流子寿命面分布自动检测系统，用于碲镉汞我元光导器件制备工艺生产线，获得了１８０地器件性能分布同薄晶片少数载流子寿命分布一致的结果。     

碲镉汞晶片材料参数评价

碲镉汞晶片材料参数评价吴人齐（华北光电技术研究所北京１０００１５）本文讨论了ＨｇＣｄＴｅ晶片材料的几种常规测量方法，认为可用红外透射法测ＨｇＣｄＴｅ组分ｘ值。该测试方法是非破坏性的，不需要做标准样品，而是根据碲镉汞晶片室温透射谱吸收边微商最大值对应的...     

碲镉汞小晶片中缺陷的X射线形貌相检测

用X射线劳厄透射形貌术拍摄了用于制备多元线列探测器的碲镉汞小晶片的形貌相,观察到在碲镉汞小晶片中存在的各种晶体缺陷,如晶格扭曲、亚晶块、滑移线和其它缺陷。结合晶片扭曲和滑移的模型,分析了小晶片的受力状况。实验表明,在普通的X射线光源上,用劳厄透射形貌术能以20μm的分辨率无损检测用于制备多元线列探测器的碲镉汞小晶片中的晶体缺陷;在不良的器件工艺中,小晶片的晶格会受到明显的损伤,严重地影响了小晶片的电学参数和多元线列探测器的性能。     

碲镉汞小晶片缺陷的同步辐射形貌相分析

在北京正负电子对撞机国家实验室，用同步辐射拍摄了制备长波光导多元碲镉汞红外探测器的小晶片（面积小于１ｍｍ２）的高分辨率白光形貌相。实验结果表明：在碲镉汞小晶片中存在相当多的晶体缺陷，如亚晶界和晶格畸变区等。这些缺陷的存在说明样品受到较强的应力作用，样品晶格的完整性实际上反映了碲镉汞晶体生长和器件制备技术的应力控制水平。根据晶格的畸变模型，讨论了多元线列器件的性能与碲镉汞材料缺陷的关系。     

用红外透射法确定任意厚度下碲镉汞晶体的组分

选用组分均匀的碲镉汞Hg1-xCdxTe晶片(x＝0.170-0.300 mole CdTe),在室温下用红外光谱仪测量晶片在不同厚度的透射光谱,取透射比为5%对应的波数值,对实验数据进行拟合,得到了碲镉汞晶体组分与透射比为5%对应的波数值和晶片厚度之间的经验关系式(简称经验式).结果表明:用本文的经验式得到的组分值不受晶片厚度的影响,准确而可靠.本文拟合的经验式适用于红外透射法测量任意厚度碲镉汞材料的组分计算,同时还可用它研究Hg1-xCdxTe晶片组分的均匀性.     

碲溶剂法生长高均匀性Hg1-xCdxTe体晶材料的工艺研究

通过改进碲溶剂长晶炉的径向炉温分布,改善了晶体生长的液-固界面,用碲溶剂长晶方法生长出了高均匀性碲镉汞体晶材料,用英国爱丁堡Mullard公司的碲镉汞晶片评价装置在光斑为1 mm2的测试条件下测出晶片材料组分均匀性(x为±0.003 mol.CdTe,达到了制作红外焦平面探测器列阵对材料的要求.     

碲锌镉衬底晶向对碲镉汞薄膜表面形貌的影响

利用定向仪对原生晶片及加工后的碲锌镉衬底的晶向进行比较,观察不同晶向衬底液相外延碲镉汞薄膜的表面形貌,考察了衬底晶向偏差对液相外延碲镉汞薄膜表面形貌的影响。通过进一步的追踪碲锌镉衬底在加工过程中的晶向变化,研究衬底晶向变化的原因和解决方法。研究发现,碲锌镉晶体在初次定向切割后的加工过程中晶向会发生明显变化,而在厚度减薄较大的粗磨工艺后不会发生较大晶向偏差,因此,可将粗磨后衬底的再次定向结果作为进一步筛选碲锌镉衬底的依据,以保证液相外延碲镉汞薄膜的质量。     

碲锌镉晶片精密抛光效果的影响因素分析

碲锌镉(CZT,CdZnTe)晶片是生长红外焦平面列阵所用碲镉汞(HgCdTe)薄膜的衬底材料.为了满足碲镉汞液相外延的性能要求,采用化学机械抛光可获得平面度高、粗糙度低、无损伤层的碲锌镉晶片表面。通过对抛光结构的机械运动分析,建立了抛光过程中各参数对工艺指标的影响,通过实验优化工艺参数获得高质量的抛光效果。     

激光束感应电流法研究HgCdTe电活性缺陷和焦平面器件的光电特性

用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞(MCT)晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件P-N结光电特性,实验表明在MCT晶片中探测到激光束感应电流,在光伏型P-N结构的器件中,观察到周期结构的激光束感应电流分布.定性地观察激光束感应电流图谱以及定量地分析单个P-N结的感应电流分布形状可以判断器件的均匀性和器件的质量.     

激光束感应电流法研究HgCdTe电活性缺陷和焦平面器件的光电特性

用高分辨率的、非破坏的光学表征技术的激光束感应电流研究碲镉汞（MCT）晶片中电活性缺陷和光伏型红外碲镉汞焦平面器件及光伏型硅光电器件P－N结光电特性,实验表明在MCT晶片中探测到激光束感应电流,在光伏型P－N结构的器件中,观察到周期结构的激光束感应电流分布。定性地观察激光束感应电流图谱以及定量地分析单个P－N结的感应电流分布形状可以判断器件的均匀性和器件的质量。     

衬底表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏的影响

通过改变碲锌镉衬底的表面加工方法及溴-甲醇腐蚀液的浓度,研究衬底的表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏情况的影响。利用傅里叶红外透射(FTIR)光谱议、晶片扫描成像系统、光学显微镜等工具对不同条件下的碲镉汞薄膜的表面起伏情况进行观察和比较。研究初步发现碲锌镉衬底不经过化学抛光,以及不经过腐蚀直接进行外延的情况下得到的碲镉汞薄膜的表面起伏状况会得到一定程度的改善,但是考虑溴-甲醇腐蚀液对机械抛光造成的表面应力的释放作用以及外延过程中的衬底回熔的相互作用会使得外延所得碲镉汞薄膜表面起伏情况更加复杂。因此,仍需要对衬底使用前的化学抛光对薄膜表面起伏的作用以及确定合适的溴-甲醇腐蚀液的浓度进行进一步的研究。     

用DLTS法研究碲镉汞的深能级

用深能级瞬态谱(DLTS)方法研究了高镉组份碲镉汞混晶(Hg_(1-x)Cd_xTe,0.55≤x≤0.84)的深能级。实验所用碲镉汞晶体用固态再结晶法制备,晶片未经定向,实验用器件在单晶粒上制作以避免晶粒间界的影响。材料未经有意掺杂,生长出来的晶体为P型,为获得N型晶片,可     

器件工艺对碲镉汞位错的影响

用化学腐蚀法观察到，器件工艺过程中的机械应力和效应力使碲镉汞（ＨｇＣｄＴｅ）晶片的位错大幅度增殖，汞气氛下低温热处理（２２０℃）使（ＨｇＣｄＴｅ）体材料的位错密度增殖３～４倍，并分别对实验室结果进行了分析讨论．     

FTIR确定碲镉汞晶片的组分与截止波长

采用傅立叶变换红外（ＦＴＩＲ）透射的方法测量了碲镉汞晶片在不同厚度下的透射曲线，运用经验公式确定了其组分及８０Ｋ时的截止波长，并同实测的响应光谱得到的截止波长进行了比较，结果表明，采用该方法预测的截止波长同实际的截止波长相对偏差为２．５％，从而为碲镉汞器件制备工艺中材料的筛选、提高投片的准确率提供了重要的参考依据．     

碲锌镉晶片的机械化学磨抛分析

对<111>方向的三块碲锌镉晶片进行了不同的机械磨抛、化学机械抛光、化学抛光,在相同的测量条件下用三维形貌干涉仪进行表面监测.比较了碲锌镉晶片不同的磨抛方法对碲锌镉晶片表面机械损伤的情况,开展了碲锌镉晶片不同的磨抛方法对损伤的去除程度的对比实验,进行了碲锌镉晶片表面粗糙度及平整度实现的研究.     

碲锌镉衬底晶面极性对水平液相外延碲镉汞薄膜的影响

研究了碲锌镉衬底（111）晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,（111）A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规（111）B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用（111）A面、（111）B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为（50±2）°和（30±2）°,结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜（111）A面存在更大的表面张力;观察并讨论了（111）A面碲镉汞与（111）B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别;实验获得的（111）A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了（111）晶面选择对母液残留的影响,研究结果表明,采用（111）A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长,能够在不降低晶体质量的情况下,大幅减小薄膜表面母液残留。     

碲锌镉晶片退火的显微Raman光谱分析

测量了4块不同退火条件处理碲锌镉晶片的显微Raman光谱,观察到了与碲锌镉材料及材料中Te沉积晶格振动相对应的Raman散射峰,发现了位于327 cm-1/332 cm-1的新峰.通过对碲锌镉晶片进行退火处理,有效的消除了Te沉积,比较碲锌镉晶片退火前后的显微Raman光谱,指出327 cm-1/332 cm-1散射峰只可能由来源于类CdTe或类ZnTe的二级声子散射引起,与碲锌镉材料中的Te沉积无关.     

HgCdTe的反常高电子迁移率

文中报道了碲镉汞的反常高电子迁移率。变磁霍尔测量和小光点扫描红外透射测量结果表明，反常高电子迁移率碲镉汞样品中存在导电非均匀性，这种导电非均匀性是横向组分严重偏析形成的负径向电子浓度梯度（电子浓度从晶片中心向周边减小）造成的。负径向电子浓度梯度的导电非均匀性使HgCdTe电子迁移率的测量值反常地高。     

加速坩埚旋转布里奇曼法碲镉汞晶体生长

叙述了采用加速坩埚旋转技术（ＡＣＲＴ）Ｂｒｉｄｇｍａｎ方法生长碲镉汞晶体的原理和方法。用这种技术生长的碲镉汞晶体的纵向和横向组分均匀性比常规Ｂｒｉｄｇｍａｎ生长方法有很大的改善，提高了用于制作平均探测率为８．０×１０＾１０ｃｍＨｚ＾１／２Ｗ＾－１的８元Ｓｐｒｉｔｅ探测器的晶片可用率。