用CdTe衬底热壁外延生长CdTe

采用热壁外延的方法在CdTe体材料衬底上外延一层CdTe,获得质量优于衬底的外延膜。外延层用X射线衍射定向,方向与衬底同为(111)。比较外延层和体材料电反射谱,表明外延层的质量优于衬底。利用俄歇电子能谱分析了外延层表面到衬底的元素组份及杂质成分。     

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。     

HWE 生长大面积CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜的结构和形貌分析

用热壁外延法(HWE) 生长直径30mm 的CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜,经XRD 测试说明它是 晶面为(111) 取向的立方闪锌矿结构。SEM对Si 衬底、CdZnTe 缓冲层和CdTe 薄膜三层分别测试,结果发现: Si 衬底表面结构粗糙,CdZnTe 缓冲层较Si 衬底表面结构细致,CdTe 薄膜较CdZnTe 缓冲层表面结构光滑细密,即缺陷较CdZnTe 缓冲层少很多。通过对该片子照像看出其表面如镜面。由此说明大面积CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜可用HWE 技术制备。     

HWE 生长大面积CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜的结构和形貌分析

用热壁外延法(HWE)生长直径30mm的CdTe／CdZnTe／Si薄膜，经XRD测试说明它是晶面为(111)取向的立方闪锌矿结构。SEM对Si衬底、CdZnTe缓冲层和CdTe薄膜三层分别测试，结果发现：Si衬底表面结构粗糙，CdZnTe缓冲层较Si衬底表面结构细致，CdTe薄膜较CdZnTe缓冲层表面结构光滑细密，即缺陷较CdZnTe缓冲层少很多。通过对该片子照像看出其表面如镜面。由此说明大面积CdTe／CdZnTe／Si薄膜可用HWE技术制备。     

高质量的热壁外延CdTe(111)薄膜

本文测量了热壁外延CdTe/(111)CdTe薄膜的荧光光谱,并与CdTe体材料的荧光光谱进行了比较,证实了热壁外延CdTe/(111)CdTe薄膜具有很高的质量。实验所用热壁外延CdTe薄膜的生长条件如下:衬底CdTe用Bridgman方法生长,晶向为(111),经机械抛光、化学机械抛光以及(酒精+Br_2)溶液腐蚀。外延之前,衬底在超高真空中在350℃温度下热处理。外延时,使用单个CdTe源,温度为470～550℃,衬底温度     

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.     

GaAs衬底上生长CdTe的取向控制

在(100)GaAs衬底上生长CdTe往往会产生两种取向,即:(100)方向,CdTe[110] || GaAs [110]或(111)方向,CdTe[112]||GaAs[110]。作为后者,外延层和衬底间晶格失配率上有0.7％,而前者却达14.6％。因此,从外延质量的角度考虑,必须人为控制CdTe外延层,使之在衬底上取(111)生长方向。对此,已有过研究结果和解决的办法,但都难以达到高重     

利用分子束外延方法在GaAs衬底上制备CdTe单晶薄膜

利用分子束外延方法在国内首次在(100)GaAs衬底上可控制的获得了(100)和(111)两种晶向的CdTe外延层。X光的衍射结果表明外延层为单晶薄膜。光荧光的半峰宽为10meV左右。本文研究了生长条件对外延层晶向的影响。发现,GaAs衬底表面的平整度和洁净度是影响外延层晶向的两个关键因素。我们已在所得到的CdTe缓冲层上成功地生长出Hg_(1-x)Cd_xTe单晶薄膜。     

热壁外延生长的CdTe外延层的研究

本文论述了用热壁外延的方法在CdTe体材料衬底上生长CdTe,并且用各种方法对CdTe外延层进行的研究。为提高衬底材料的质量。我们采用热壁外延方法在CdTe体材料衬底上再外延生长—层CdTe缓冲层,如果外延条件适当,缓冲层一般可使体材料的一部分缺陷消除或减少,好的外延层同经过仔细表面处理的体材料衬底一样是镜面的,因此可直接用作外延HgCdTe     

HWE生长条件对CdTe/Si薄膜结构特性的影响

研究了热壁外延(HWE)生长条件对Si(100)衬底上沉积外延的多晶CdTe薄膜的晶粒尺寸和取向的影响.用SEM和XRD技术分析了不同外延时间、不同衬底温度及不同源温下外延膜的表面形貌和结构特征.SEM发现随着外延时间的增加或衬底温度的提高,晶粒尺寸明显增大;XRD显示所有的外延薄膜均为面心立方结构,并高度显示优势取向(111),且随着衬底温度或薄膜厚度的增加,(111)峰的衍射强度增加,显示薄膜的择优取向更好.其原因是面心立方结构中,(111)表面具有的表面自由能最低.通过对不同外延时间下薄膜厚度的测试发现,薄膜具有加速生长趋势.衬底温度及源温对外延层厚度均有较大的影响.     

用分子束外延在Si(100)衬底上生长CdTe和HgCdTe

用分子束外延在Si(100)衬底上生长出CdTc。可以得到两种取向:当CdTe直接沉积在Si(100)衬底上时,所得到的取向为(100)B CdTe;当首先生长ZnTe中间层时,所得到的取向为(100)CdTe。(111)B取向层由旋转90°的两个畴组成,仅具有一个畴的取向层能够在取向偏差8°的Si(100)上生长。为达此目地,还需要发现其最佳取向偏差。用反射高能电子衍射,光致发光光谱,扫描电子显微镜和x射线研究了这些取向层的特性。利用分子束外延技术,在(111)B CdTe层上还生长出Hg_(1-x)Cd_xTe;而前者被沉积在Si(100)衬底上。     

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。     

用普通滑移舟LPE生长Hg_(1-x)Cd_xTe和退火对外延层性能的影响

在开管H_2气流系统中,利用普通滑移舟,在(111)A CdTe衬底上;液相外延生长出Hg_(1-x)Cd_xTe(0.17≤x≤0.3)外延层。用这种方法生长的x=0.2的外延层,空穴浓度在10~(17)—10~(18)厘米~(-3)范围,霍耳迁移率在100—500厘米~2/伏秒范围。外延层的表面似镜面一般,电子显微探针分析(EMPA)得到的外延层的数据表明:在外延层和衬底之间的界面处,有陡变的成份转变。也研究了在250—400℃温度范围内的Hg过压条件下,退火对生成层性能的影响。观测在400℃退火后界面附近组份的变化。与此相反,在250—300℃温度范围内退火,得到了性能良好的n型层,未出现明显的组份变化。同时论证了可以在(111)A CdTe衬底上连续生长Hg_(1-x),Cd_xTe/Hg_(1-y)Cd_yTe的双异质结构。     

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     

用常规的滑块舟液相外延生长Hg_(1-x)Cd_xTe和退火对外延层特性的影响

在开管流动氢气的常规滑块舟系统中,在CdTe(111)A面衬底上已液相外延出Hg_(1-x)Cd_xTe(0.17≤x≤0.3)外延层。对于x=0.2的原生层,空穴浓度为10~(17)～10~(18)cm~(-3),霍尔迁移率为100～500cm~2/Vs,层的表面类似于镜面,外延层的电子微探针分析(EMPA)数据表明,外延层和衬底间的界面有陡的组分过渡,在汞压下,研究了250℃～400℃的温度范围内退火对原生层特性的影响。在400℃退火时,在接近界面处观察到组分变化。与此相反,在250℃～300℃的温度范围内退火时得到性能好的n型层,没有明显的组分变化。且在CdTe衬底的(111)A面上连续生长成双异质结Hg_(1-x)Cd_xTe/Hg_(1-y)Cd_yTe。     

离化团束方法在GaAs衬底上外延CdTe单晶薄膜

利用离化团束外延(ICBE)技术在GaAs(100)衬底上生长了(100)和(111)两种晶向的CdTe外延层.X光衍射和 RHEED分析结果表明外延层为单晶薄膜,双晶衍射摆动曲线半高宽达630弧秒.本文研究了离化团能量和生长温度对外延层晶向和质量的关系。结果表明,当预热处理温度为480℃,外延取向关系为CdTe(100)//GaAs(100);当预热处理为580℃,外延取向关系为 CdTe(100)+(111)//GaAs(100).离化团束的能量对外延膜的结晶性能起着重要作用.     

液相外延MCT薄膜的缺陷分析

用金相显微镜,X光衍射仪和扫描电子显微镜观察分析了用滑块LPE生长的MCT外延层。结果表明外延层中有大量的孪晶、亚晶以及晶界等缺陷,外延层的晶格还存在有扭曲以及大量的应力。对CdTe衬底材料的分析表明:外延层中的上述缺陷与CdTe衬底有一一对应关系。外延层与CdTe衬底的对比分析还表明:除CdTe衬底外,外延生长工艺对外延层质量也有很大影响。     

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.     

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。