CdZnTe衬底对碲镉汞气相外延表面形貌的影响

利用气相外延技术在CdZnTe衬底上生长Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过在不同晶向、不同极性、不同晶向偏离角度CdZnTe衬底上的外延结果发现,CdZnTe衬底对外延形貌的影响非常大。(111)面衬底上外延形貌明显优于(211)面衬底的外延形貌。对于同是<111>CdZnTe晶向的衬底,(111)Cd面CdZnTe衬底上的外延形貌明显优于(111)Te面。对于(111)Cd面CdZnTe衬底,当晶向偏离角度不同时,其外延形貌也有差异,晶向偏离角越小表面形貌越好。     

Hg1-xCdxTe/CdTe/Si薄膜厚度测试方法的研究

在分子束外延生长高质量的CdTe/Si复合衬底上,分别通过MBE和LPE技术成功地研制出Hg1-xCdxTe/CdTe/Si红外探测器所需的重要红外半导体材料。利用傅里叶变换红外光谱仪对Hg1-xCdxTe/CdTe/Si红外半导体材料的红外透射光谱进行测试分析且计算薄膜厚度,并配合扫描电子显微镜对其厚度计算分析进行校正,最终获得一种无破坏、无污染、快捷方便的多层膜厚度测试方法。     

Hg1-xCdxTe液相外延薄膜的X射线衍射

采用高分辨X射线衍射的方法,研究了Hg1-xCdxTe液相外延材料的X射线衍射摇摆曲线和晶格常数随外延层厚度的变化关系.实验观察到了组分互扩散效应对摇摆曲线和材料晶格常数的影响.衬底与外延层之间的互扩散区约为2～3μm,在此区域,摇摆曲线半峰宽变窄,表明从衬底扩散来的Zn元素降低了界面处的位错密度.通过测量晶格常数随厚度的变化,得到了Cd组分的纵向分布,表面组分低,越靠近衬底组分越高,组分分布呈非线性变化,符合指数衰减关系.     

Hg1-xCdxTe液相外延薄膜的X射线衍射

采用高分辨X射线衍射的方法,研究了Hg1-xCdxTe液相外延材料的X射线衍射摇摆曲线和晶格常数随外延层厚度的变化关系.实验观察到了组分互扩散效应对摇摆曲线和材料晶格常数的影响.衬底与外延层之间的互扩散区约为2～3μm,在此区域,摇摆曲线半峰宽变窄,表明从衬底扩散来的Zn元素降低了界面处的位错密度.通过测量晶格常数随厚度的变化,得到了Cd组分的纵向分布,表面组分低,越靠近衬底组分越高,组分分布呈非线性变化,符合指数衰减关系.     

Au掺杂碲镉汞气相外延生长及电学性能

采用气相外延技术生长Au掺杂的Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜材料,利用范德堡法对薄膜材料进行电学性能表征.通过变温霍尔测量,分析了常规Au掺杂p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化,利用二次离子质谱(SIMS)分析薄膜中Au的纵向分布趋势.讨论了三种反常p型薄膜的霍尔系数和霍尔迁移率随温度的变化.通过变磁场霍尔测量,分析了具有反型层Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜的迁移率谱,证实了由于表面电子、体电子以及体空穴混合导电造成的反常霍尔性能.     

采用ZnCdTe衬底的MBE Hg1—xCdxTe位错密度研究

报道了用MBE的方法,在ZnCdTe衬底上制备Hg1-xCdxTe薄膜的位错密度的研究结果.研究发现Hg1-xCdxTe材料的位错密度与ZnCdTe衬底的表面晶体损伤、Hg1-xCdxTe生长条件以及材料组分密切相关.通过衬底制备以及生长条件的优化,在ZnCdTe衬底上生长的长波Hg1-xCdxTe材料EPD平均值达到4.2×105cm-2,标准差为3.5×105cm-2,接近ZnCdTe衬底的位错极限.可重复性良好,材料位错合格率为73.7%,可满足高性能Hg1-xCdxTe焦平面探测器对材料位错密度的要求.     

基于HgCdTe薄膜和GaAs／AlGaAs多量子阱的红外光电探测器列阵

俄罗斯科学院西伯利亚分院半导体物理研究所设计并制作了若干用于3μm～12μm光谱范围的光电探测器组件.这些光电探测器组件都是以用分子束外延方法生长的Hg1-xCdxTe/GaAs异质结构和GaAs/AlGaAs多量子阱结构为基础的,其HgCdTe光敏层长在带CdZnTe中间缓冲层的GaAs衬底上.为了减少表面对复合过程的影响,生长了增加表面组分的渐变带隙HgCdTe层.     

金掺杂碲镉汞外延材料生长及拉曼光谱研究

采用气相外延技术生长金掺杂的Hg1-xCdxTe 薄膜材料,通过高低温退火工艺有效控制p 型Hg1-xCdxTe 材料的电学参数,利用傅里叶光谱仪、金相显微镜以及拉曼光谱技术对薄膜材料进行表征。通过常规光伏器件的制作工艺,利用金掺杂材料初步研制了短波器件,器件性能较好黑体DP* 可达4.67E+11/(cmHz1/2W-1)。     

Hg1—xCdxTe材料中的Te离子空位共振能级

利用拉曼显微镜在室温下对金属有机化合物气相外延（MOVPE）和液相外延（LPE）方法生长的Hg1-xCdxTe薄膜材料以及用加速坩埚旋转布里奇曼（ACRT－Bridgman)和Te溶剂方法生长的Hg1-xCdxTe体材料进行了系统研究，在上述4种方法生长的材料的显微拉曼光谱中，均发现在导带底上方且远高于材料导带底对应能级的显微荧光发光峰，通过详细比较可以判定，高于导带底约1．5eV的显微荧光起源于Hg1-xCdxTe材料中的Te离子空位与材料导带底的共振能级发光，从而确定在碲镉汞材料中存在一个稳定的Te离子空位共振能级。     

Au/Cd复合电极沉积方法对其与(111)面CdZnTe衬底接触性能的影响

CdZnTe晶片是HgCdTe外延薄膜的理想衬底。为了优化CdZnTe衬底的电学接触性能,作者基于真空蒸发法和磁控溅射法分别在p型导电性CdZnTe晶片(111)B (富碲面)制备Au/Cd复合电极。通过接触粘附试验,研究了复合电极的制备方法对电极与衬底之间的粘附性;利用卢瑟福背散射光谱法（RBS）比较了不同沉积方法下样品的元素深度分布;采用电流-电压(I-V)测试比较了两种制备工艺对Au/Cd复合电极与CdZnTe衬底欧姆接触特性的影响,从而确定了最佳复合电极的制备工艺。     

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.     

CdZnTe substrate impurities and their effects on liquid phase epitaxy HgCdTe

Impurity levels were tracked through the stages of substrate and liquid phase epitaxy (LPE) layer processing to identify sources of elements which degrade infrared photodetector performance. Chemical analysis by glow discharge mass spectrometry and Zeeman corrected graphite furnace atomic absorption effectively showed the levels of impurities introduced into CdZnTe substrate material from the raw materials and the crystal growth processes. A new purification process(in situ distillation zone refining) for raw materials was developed, resulting in improved CdZnTe substrate purity. Substrate copper contamination was found to degrade the LPE layer and device electrical properties, in the case of lightly doped HgCdTe. Anomalous HgCdTe carrier type conversion was correlated to certain CdZnTe and CdTe substrate ingots.     

Impurity study of CdZnTe substrates used for LPE HgCdTe

Impurites were tracked from raw material purification through to CdZnTe processing in an effort to identify the sources of elements which impact on IR photodetector performance. Chemical analyses by GDMS and ZCGFAA effectively showed the levels of impurities introduced into CdZnTe substrate material from the manufacturing processes. A new purification process (ISDZR) for raw materials was developed, resulting in improved CdZnTe substrate purity. Substrate CU contamination was found to have detrimental effects on LPE layer and device electrical properties for lightly doped HgCdTe.     

碲锌镉缓冲层液相外延技术的研究

文章报道了采用液相外延方法，在碲锌镉衬底上进行碲锌镉薄膜缓冲层生长的情况，并且采用X光双晶衍射仪、X光形貌仪、红外傅里叶光谱仪、二次离子质谱仪等手段对碲锌镉薄膜进行了表征，碲锌镉薄膜具有较好地组分及均匀性，晶体结构质量也较好。采用碲锌镉缓冲结构生长了碲镉汞液相外延片，其碲锌镉与碲镉汞薄膜界面附近的杂质得到了有效的控制。     

碲锌镉缓冲层液相外延技术的研究

文章报道了采用液相外延方法，在碲锌镉衬底上进行碲锌镉薄膜缓冲层生长的情况，并且采用X光双晶衍射仪、X光形貌仪、红外傅里叶光谱仪、二次离子质谱仪等手段对碲锌镉薄膜进行了表征，碲锌镉薄膜具有较好地组分及均匀性，晶体结构质量也较好。采用碲锌镉缓冲结构生长了碲镉汞液相外延片，其碲锌镉与碲镉汞薄膜界面附近的杂质得到了有效的控制。     

Si基复合衬底碲镉汞液相外延技术的研究

文章报道了采用Si基复合衬底,利用液相外延方法成功进行中波碲镉汞薄膜生长的情况,并且采用X光双晶衍射、X光形貌、红外付立叶光谱仪等手段对碲镉汞薄膜进行了表征。Si基复合衬底碲镉汞外延膜晶体结构为单晶,并且它的双晶衍射半峰值接近国外同类产品的先进水平。