液相生长碲镉汞外延层

采用改进的液相外延浸渍技术,在Te溶液中生长出Cd组分(x值)为0.17～0.4的HgCdTe外延层,系统中未加汞长出了纯CdTe外延层,这样就首次制成了背面照射HgCdTe/CdTe异质结构的二极管。而这种外延层是在CdTe衬底上生长的,Cd取向为(100)、(110)和(111),Te的取向为(111),最佳的表面是由取向为(110)Cd得到的。其生长装置如图1所示,它主要是由内、外两个石英管组成,后者装在两个不锈钢凸缘之间,以保持高的氩气压。生长时,管内压力维持在200～300磅/英寸~2。在生长过     

As在HgCdTe分子束外延中的表面粘附系数

报道了用二次离子质谱分析 (SIMS)方法对As在碲镉汞分子束外延中的掺入行为的研究结果 .发现As在CdTe、HgCdTe表面的粘附系数很低 ,并与Hg的介入密切相关 .对于单晶HgCdTe外延 ,在 170℃生长温度下As的粘附率相对于多晶室温淀积仅为 3× 10 -4,在此生长温度下 ,通过优化生长条件获得了表面形貌良好的外延材料 .通过控制As束源炉的温度可以很好地控制As在HgCdTe层中的原子浓度 .     

用热壁外延技术在CdTe衬底上生长CdTe薄膜

利用热壁外延技术在CdTe衬底的(111)A面和B面生长了CdTe薄膜。源温度和衬底温度分别在670～800℃和600～760℃之间,生长速率为0.8～1.3μm/h。X射线衍射和荧光分析表明,CdTe外延层为[111]方向生长的高纯单晶薄膜,外延层表面组分和纵向组分均勺;回摆曲线峰半高宽的典型值为1.38′,表明外延层为高质量的CdTe单晶膜。     

HgCdTe系富Te角的液相等温线、固相线和液相外延生长

采用改进的直接观测法,在425～600℃的温度下确定了HgCdTe三元系富Te角内原始相域的液相等温线。用这些等温线作辅助,确定了在CdTe_(1-y)Se_y衬底上开管液相外延生长Hg_(1-x)Cd_xTe层的条件。在氢气流下用富碲的HgCdTe熔液生长出x值为0.1～0.8的外延层,所用为水平滑块法,该法可防止熔液中汞的蒸发损失。所用生长温度和生长时间分别为450～550℃和0.25～10分钟。生长液的平衡时间在550℃时通常为1小时。使用料源片、过冷熔液和(111)取向的衬底生长出质量极佳的外延层,其厚度在3～15微米之间。用电子微探针分析法测定了外延层的x值,并用所得数据及液相等温线取得了固相线。除电子微探针数据外,还给出了透光率。     

CdTe和HgCdTe薄膜的有机金属汽相淀积

用有机金属试剂在〈111〉A衬底上生长了CdTe和HgCdTe外延膜。在370和410℃试验衬底温度下生长了镜面状CdTe膜。在400-410℃的衬底温度下取得了x≥0.15的镜面状Hg_(1-x)Cd_XTe膜。HgCdTe的生长率,Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te标定为Gμm/h。HgCdTe薄膜为n型,在液氮温度下测得Hg_(0.85)Cd_(0.15)Te的迁移率为140 OOOcm~2/Vs。CdTe-HgCdTe异质结处的相互扩散宽度标定为1μm。     

CdTe/Si复合衬底Ex-situ退火研究

复合衬底CdTe/ZnTe/Si的晶体质量是导致随后外延的HgCdTe外延膜高位错密度的主要原因之一,因此如何提高复合衬底CdTe/Si晶体质量是确保硅基碲镉汞走上工程化的关键所在。降低复合衬底CdTe/Si位错密度方法一般有:生长超晶格缓冲层、衬底偏向、In-situ退火和Ex-situ退火等,本文主要研究Ex-situ退火对复合衬底CdTe/Si晶体质量的影响。研究表明复合衬底经过Ex-situ退火后位错密度最好值达4.2×105cm-2,双晶半峰宽最好值达60arcsec。     

分子束外延HgCdTe/CdZnTe(211)B表面缺陷研究

HgCdTe材料的表面缺陷是造成探测器性能下降的主要原因之一。采用聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）和能量色散X射线光谱仪（Energy Dispersive X-ray Spectrometer, EDX）研究了碲锌镉（CdZnTe)基HgCdTe外延层的表面缺陷。通过分析不同类型缺陷形成的原因,确定缺陷起源于HgCdTe材料生长过程。缺陷的形状与生长条件关系密切。凹坑及火山口状缺陷与Hg缺乏/稍高生长温度、分子束源坩埚中材料形状变化造成的不稳定束流有关。金刚石状缺陷和火山口状/金刚石状复合缺陷的产生与Hg/Te高束流比、低生长温度相关。在5 cm×5 cm大小的CdZnTe(211)B衬底表面上生长出了组分为0.216、厚度约为6.06~7 μm的高质量HgCdTe外延层。同时还建立了缺陷类型与HgCdTe薄膜生长工艺的关系。该研究对于制备高质量HgCdTe/CdZnTe外延层具有参考意义。     

CdTe/GaAs(111)B薄膜的MBE生长研究

采用分子束外延方法,在GaAs(111)B衬底上,生长CdTe薄膜,以求研制出用于液相外延生长碲镉汞(HgCdTe)薄膜的CdTe/GaAs(111)B复合衬底.通过理论分析和实验探索,优化了生长温度和Te/Cd束流比等重要生长参数,获得了质量较好的CdTe薄膜,再通过循环热处理,使CdTe/GaAs(111)B复合衬底的质量得到进一步的提高,X-射线回摆曲线半峰宽(FWHM)有明显的降低.为LPE-HgCdTe薄膜的生长打下了较好基础.     

红外超优质HgCdTe等温生长改进法

用等温生长法在CdTe衬底上生长的Hg_(1-x)Cd_xTe外延层具有镜面状表面形态、径向组分均匀度高和突出的电子特性(即x接近0.15的电子迁移率数值为500000厘米~2/伏-秒)。生长法的新特点是利用富碲HgCdTe而不是以前采用的HgTe(或化学计量Hg_(1-x)Cd_xTe)作源材料。改变源材料组分和生长温度就可得到所要求的x值。利用热管来达到高精度控温以及使液体(源)和气相中的对流减到最小。     

化学束—气源外延生长HgCdTe

评论了Ⅱ-Ⅵ族半导体HgCdTe的化学束-气源外延生长系统的设计和研制,介绍了生长HgCdTe外延层和气体源掺碘CdTe外延层的最新结果,这些结果表明了用这种技术生长用于制备先进红外探测器的优质材料的可能性.     

HgCdTe/CdTe/Si(211)异质结构的应变和应力分布计算

计算了HgCdTe/CdTe/Si(211)异质结构的应变和应力分布,发现对于生长方向为不具有对称特性的[211]晶向,由于弹性模量的各向异性,平行表面的两个晶向方向[1-1-1]和[01-1]的应变和应力分布存在差异,并且二者的曲率半径也具有相应特性。对于Si衬底厚度为500μm,CdTe缓冲层厚度为10μm,HgCdTe层厚度为10μm的异质结构,液氮温度77 K时衬底与外延层的应变均为负值,外延层和衬底的最大应力值均在界面处,外延层中均为张应力,Si衬底在靠近界面处为压应力,远离界面逐渐过渡为张应力,存在一个应力为零的中性轴位置。     

等温生长超高质HgCdTe的新方法

用等温生长方法在CdTe衬底上生长的Hg_(1-x)Cd_xTe外延层,具有似镜面一般的表面形态、高的径向组份均匀性和优良的电学特性(例如x值在0.15附近,电子迁移率为500,000厘米~2/伏秒)。这一生长工艺的新特点是采用富Te的HgCdTe作源材料,不象以前那样采用HgTe(或化学计量的Hg_(1-x)Cd_xTe)。改变源材料的组份和生长温度能得到所要求的组份值。利用一根热管可以高度精确地控制温度,又能使液相(即源)和气相中对流减到最小。     

在蓝宝石衬底上外延生长光导探测器用的HgCdTe

用等温汽相外延(ISOVPE)和液相外延(LPE)组合,在用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)的CdTe/蓝宝石衬底上生长HgCdTe。用ISOVPE把CdTe层转变为Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te。ISOVPE和LPE过程连续在闭管内进行,应用转变工艺,降低CdTe和HgCdTe间的晶格失配、并减少CdTe衬底和外延层间互扩散产生的组分梯度。晶片在Hg气氛中退火后制做成光导探测器性能验证了晶片质量,结果可与在CdZnTe上外延生长HgCdTe制做的一般探测器性能相比。     

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.     

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.     

在CdTe上开管等温汽相外延Hg_(1-x)Cd_xTe

在CdTe衬底上,应用开管等温汽相外延(ISOVPE)已经生长出能达到制作器件的Hg_(1-x)Cd_xTe(0.2≤x≤0.35)外延层。层的表面形貌似镜,且霍耳数据能与液相外延(LPE)生长的HgCdTe相比较。在等温汽相外延HgCdTe的层上制出了截止波长为4.1μm(77K)的光伏器件。它的性能可与我们用液相外延获得的HgCdTe层所制作的光伏器件的性能相比较。     

分子束外延的CdTe在碲镉汞中波器件中钝化效果

采用分子束外延技术（MBE）制备了碲化镉（CdTe）原位钝化的中波碲镉汞（HgCdTe）材料。原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,分子束原位外延的CdTe可见cross-hatch,表面粗糙度为1～2 nm,CdTe和HgCdTe界面结合紧密。微波光导测试结果显示,77 K时,与表面处理后非原位CdTe钝化的HgCdTe材料相比,CdTe原位钝化的HgCdTe材料的少子寿命较大。制备了分子束外延CdTe原位钝化的中波HgCdTe光伏器件,和相同材料上的非原位CdTe/ZnS双层钝化制备的器件I-V特性相似。     

Hg_(0.8)Cd_(0.2)Te液相外延的优质衬底——Cd_(1-x)Zn_xTe的晶体生长及应用

用改进型垂直布里奇曼法(VMB)生长出的Cd_(1-x)Zn_xTe (X=0.04)梨晶,切成具有单晶的薄片面积大达10～12cm~2,本文还对它代替CdTe用作液相外延生长HgCdTe的衬底,作了评价。与典型的CdTe晶体相比,CdZnTe晶体的缺陷密度较低、机械强度较好,并大大改善了在CdZnTe上生长的HgCdTe液相外延层的宏观与微观形态。CdZnTe衬底上生长的液相外延层的表面形貌表明,它与取向的关系,比在CdTe衬底(取向接近于{111}的平面)上生长的外延层与取向的关系更小。Zn加到CdTe晶格中可以使共价性增加,离子性降低,这样就抑制了范性形变和位错的产生。这些因素的组合能把晶格常数调整到两个极值范围内的任何所需要的值,这样就可以生长高性能红外探测器阵列所要求的低缺陷密度的HgCdTe外延层。通过缺陷腐蚀、红外显微镜检查、X射线摆动曲线分析和X射线形貌测量,对衬底和外延层的质量作了评定。     

红外探测器材料Ⅱ

一、HgCdTe的外延与分子束外延生长 1.用MOVPE生长在(211)B CdTe/Si衬底上的HgCdTe膜层的特性(S.H.Suh等,韩国科技研究所)     

控制汞蒸汽压的HgCdTe等温生长

HgCdTe等温外延生长是获得具有完整的表面形态、高的径向组分均匀性和好的电学特性的大面积HgCdTe外延层的一种较简单的方法。最近,用这种方法制备了高电子迁移率和n型导电的外延层,该层是“原生”态晶体,而不是采用通常要求的过汞压中再经过生长退火的晶体中获得。在本文中,我们报道控制汞压的等温生长,汞压由一个纯汞源提供,用这种方法所获得的HgCdTe外延层具有精确控制的组