CdZnTe晶体欧姆接触电极的制备工艺研究

高阻CdZnTe晶体是X射线及γ射线探测最优秀的材料.制备CdZnTe探测器最关键的技术之一就是在CdZnTe表面制备出欧姆接触薄膜电极.关于在CdZnTe晶体表面制备接触电极用导电薄膜,大都是采用蒸发镀膜技术,膜层与CdZnTe晶体结合不很牢固.本论文主要开展了在CdZnTe晶体上欧姆接触电极的选材和制备工艺的研究.理论分析了金属与CdZnTe半导体的接触关系,根据影响因素选择Cu/Ag合金作为电极薄膜材料.利用射频磁控溅射法成功地在CdZnTe晶体上制备出Cu/Ag膜.研究发现Cu/Ag合金膜的电阻率随溅射功率的增大而增大、衬底温度的升高而降低.从理论上对这一规律进行了解释.     

CdZnTe晶体表面Au电极薄膜的制备及其欧姆接触性质

为了研究不同制备工艺对电极欧姆接触特性的影响, 分别采用真空蒸发法、溅射法及化学沉积法在CdZnTe晶片表面制备了Au薄膜电极, 通过测试样品的SEM、I-V曲线及交流阻抗谱, 研究了不同电极制备工艺及退火处理对Au薄膜电极的微观结构及欧姆接触特性的影响。结果表明化学沉积法制备的Au薄膜表面更加平整、致密, 接触势垒的高度较低, 电极欧姆接触特性最好。退火处理可以改善电极的欧姆接触特性, 100℃退火后, 化学沉积法制备的Au电极的欧姆系数由0.883提高至0.915, 势垒高度由0.492降低至0.487 eV。交流阻抗谱分析表明, 化学沉积法制备电极具有最低的接触势垒, 这与界面处晶片表面的掺杂及缺陷的变化有关。     

纳米金刚石薄膜紫外探测器研究

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,制备了高表面光洁度(其表面的高度标准偏差约为8.6nm)的纳米金刚石薄膜,在其表面上制作了共平面MSM结构的紫外探测器.电荷-深能级瞬态谱(Q-DLTS)测试表明,纳米金刚石薄膜的带隙中引入了-个能级,能级激活能Ea=0.134eV,俘获截面σs=2.81×10-22cm2,能级密度Nt～1012cm-.利用脉冲氙灯作为光源对器件的紫外探测性能进行了测试,器件在10V偏压下的脉冲光电流峰值可达9μA,光电流的响应时间为ms量级.分析得出,纳米金刚石薄膜中存在的这个浅能级,由于其低的激活能和小的俘获截面起到非平衡载流子的陷阱作用,导致紫外探测器具有较慢的响应速度和较高的光电流.     

室温辐射探测器用碲锌镉晶体的退火改性研究进展

碲锌镉(CdZnTe)作为一种重要的Ⅱ-VI族化合物半导体,因其具备优异的光电性能,成为制备室温辐射探测器的理想材料.但生长态的CdZnTe晶体中不可避免地会引入Cd空位、沉淀/夹杂相、杂质和位错等缺陷,严重影响了所制备器件的质量和光电性能.因此,需对生长态晶体进行退火改性处理以提高晶体的质量.本文分析了CdZnTe材...     

碲锌镉单晶片的退火方法

探索了一种Cd1-xZnxTe(CZT)探测器晶片退火的新装置和新方法,该装置可以方便有效的对CZT单晶片进行同组分源退火研究.利用XRD、红外透射谱和晶体电阻率表征了采用该装置在富Cd的同组分CZT粉末源包裹下,选择适宜的退火温度和时间进行退火后的CZT单晶片,晶片的电阻率有一定的提高,红外透过率有一定改善.XRD分析表明,经过退火后,CZT单晶片中的cd组分含量有一定增加.采用该方法退火后,晶体品质有一定提高.     

[101]取向Li掺杂ZnO薄膜光学性能的研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了[101]取向的Li:ZnO薄膜, 研究了该薄膜的光学性能随热处理温度变化的规律. 结果表明, 399nm的发光峰是由Li的杂质能级引起; 与[002]取向的薄膜相比, 未经热处理的[101]薄膜其光学带隙大, 且出现了380nm附近的带边发射(NBE) 峰; 在560～580℃热处理下, 其晶胞变小、光学带隙变窄、360nm 左右的带间发光峰红移; 当热处理温度升至610℃时, 薄膜中再次出现380nm的NBE峰.     

低温烧结SrTiO3晶界层电容器材料的体深能级的研究

本文用导纳谱法测得低温一次烧结SrTiO3晶界层电容器材料的体深能级位于导带底下0.21eV处．提出了SrTiO3顺电行为和体深能级综合效应对材料介电性质的作用，解释了材料ε～T曲线上的异常“凸起”和显著的介电频散现象．根据给出的合体深能级的等效电路模型，计算机拟合结果与实验数据基本相符．     

Cu/Ag导电薄膜与高阻CdZnTe的接触性能研究

采用射频磁控溅射法在高阻Cd0.9Zn0.1Te上制备了Cu/Ag导电薄膜,通过测量I-V曲线来评价接触性能。讨论了溅射功率和衬底温度对接触性能的影响,结果表明在两种不同功率下制备的薄膜不经过热处理已具有良好的欧姆接触性能,随着衬底温度的升高欧姆接触性能有所下降。通过对衬底的表面处理降低了表面漏电流。对试样进行退火处理使接触性能有所改善,退火温度在300℃时的接触性能要好于420℃。利用红外透过率来验证了退火温度范围及所选择加热衬底温度对高阻Cd0.9Zn0.1Te衬底没有影响。     

温度梯度溶液生长法制备x=0.2的Cd1-xZnxTe晶体及性能研究

利用温度梯度溶液生长法(TGSG)在较低生长温度下制备了掺Al和掺In的x=0.2的Cd1-xZnxTe晶体,晶体起始生长温度约为1223K,温度梯度为20～30K/cm,坩埚的下降速度为1mm/h。采用红外显微镜、傅里叶红外光谱仪、扫描电镜能谱仪(SEM/EDS)和I-V测试分别研究了晶体中的Te夹杂相、红外透过率、Zn组分分布和电阻率。结果显示CdZnTe晶锭初始生长区、稳定生长区的Te夹杂相密度分别为8.3×103、9.2×103/cm-2,比垂直布里奇曼法生长的晶体低约1个数量级,红外透过率分别为61%、60%。Al掺杂CdZnTe晶体的电阻率为1.05×106Ω.cm,而In掺杂CdZnTe晶体的电阻率为7.85×109Ω.cm。晶锭初始生长区和稳定生长区的Zn组分径向分布均匀。     

两类典型的低温应用红外探测材料研究

红外探测器件是现代军用武器装备目标识别的核心构件,而红外探测材料的性能将直接影响器件的性能水平。综述了两类典型的低温应用红外探测材料研究进展,以红外探测材料研究和应用的尺度为分类标准,分别对微米尺度的窄带隙直接半导体碲镉汞和基于量子效应的四种低维材料进行了介绍,并指出了当前红外探测材料研究存在的问题和发展的方向。     

CdZnTe晶体热处理诱生的层错研究

首次对碲锌镉晶体热处理诱生层错的微观结构及形成机理进行了研究.碲锌镉晶体的层错能较高,形成困难,但在热处理过程中富Te相从晶体中心热迁移至表面时在晶内产生了应力,使晶体的晶格处于受拉状态,从而过饱和Te原子插入,导致局部区域原子密排面的层序发生错排,形成稳定的堆垛层错.层错的腐蚀金相蚀坑由一条条倾斜富Te槽构成,这些倾斜富Te槽沿(111)密排面排列成为一条条相互交成60°、120°的直线,其交线方向为[110]晶向.     

坩埚中自由空间量对Bridgman法生长的CdZnTe晶体缺陷的影响

采用Bridgman法生长CdZnTe晶体.分别采用红外透过显微镜和正电子湮灭寿命谱仪研究了CdZnTe晶体中的Te夹杂相、Cd空位等缺陷与坩埚中的自由空间量大小的关系. 结果表明: 随着坩埚自由空间量的减小, 晶体中Te夹杂相密度从6.67×10⁴/cm²降低到2.36×10³/cm², 且Te夹杂相尺寸减小; 晶体的正电子平均寿命值随着坩埚自由空间量的减小从325.4 ps降低到323.4 ps, 表明晶体的Cd空位浓度及微结构缺陷减少; 晶体的红外透过率和电阻率则随着坩埚自由空间量的减小大幅提高, 进一步表明坩埚中自由空间量的减小能够有效地降低晶体中的缺陷浓度.     

Energy Levels of Singly-Ionized Platinum

The analysis of Pt II is extended by using accurate wavelength measurements by Sansonetti et al. Forty-three new even and 104 new odd levels have been found. The Slater-Condon parametric method is used for the interpretation of the 5d⁹, 5d⁸6s, and 5d⁷6s² low even configurations and the 5d⁸(7s+6d) high even configurations with root mean square deviations smaller than 80 cm⁻¹. The importance of the 5d⁸–5d⁷6s core interaction in interpreting the even-parity levels is stressed.     

Energy Levels of Neutral Platinum

All known energy levels of neutral platinum (Pt I) are presented, including 119 new levels based on analysis of recent comprehensive observations of the spectrum. These results are taken from a detailed analysis of the spectrum to be published in Journal de Physique II.     

Characterization of deep level defects in Si irradiated with MeV Ar+ ions using constant capacitance time analyzed transient spectroscopy

An isothermal spectroscopic technique called time analyzed transient spectroscopy (TATS) in the constant capacitance (CC) mode has been used to characterize electrically active defects in the MeV Ar⁺ implanted silicon. The problems associated with high defect density and the presence of damaged region in the as-implanted material are overcome by CC-TATS method. The CC-TATS spectra of the as-implanted sample shows two positive peaks and an attendant negative peak. Two distinct traps have also been identified using thermally stimulated capacitance method modified to operate in constant capacitance mode. Variable pulse width measurements using CC-TATS show exponential capture kinetics in contrast to extremely slow capture observed in conventional deep level transient spectroscopy (DLTS) experiment. The results indicate that trapping behaviour is due to point-like defects associated with extended defects such as dislocation and stacking fault.     

温度梯度对碲锌镉单晶体生长过程热应力场的影响

采用单晶位错研究的热弹性模型,计算模拟了垂直布里奇曼法碲锌镉单晶生长过程中的热应力场,研究了炉膛温度梯度对晶体内热应力的影响.计算结果表明:径向上晶体边缘与坩埚壁接触位置处的热应力远大干晶体中心处的热应力;轴向上晶体底部位置的热应力远大于晶体顶部的热应力.在晶体底部边缘与坩埚接触的位置出现最大热应力值σmax.当炉膛温度梯度从5K/cm增加到20K/cm,晶体内的热应力显著提高,σmax从41.83MPa增加到79.88MPa;当温度梯度超过20K/cm进一步增加时,晶体内的热应力增加很少,σmax仅增加了约5.3%.     

CdZnTe晶体生长中掺 In量对晶体电学性能的影响

通过在富Te环境下生长In掺杂CdZnTe晶体,实验研究了不同掺In量对晶体电学性能的影响,重点讨论了不同掺In量与晶体电阻率、载流子浓度及迁移率之间的关系.并对CdZnTe晶体中In掺杂的补偿机理进行了分析探讨.结果表明,当In掺杂量为5×1017cm-3时,得到了电阻率达1.89×1010Ω·cm的高阻CdZnTe晶体.     

CdZnTe晶体生长用石英管的镀碳工艺研究

使用金相显微镜、推力分析仪测试等手段研究了镀碳工艺参数对碳膜的表面形貌、碳膜和石英结合力的影响。获得了一个优化的镀碳工艺参数,即在镀碳温度为950～1100℃,气体流量为4～7ml/h,镀碳时间为6h,冷却时间为12h的条件下得到的碳膜较为均匀,而且和石英结合的较好。使用该工艺条件镀膜的石英管生长出的CdZnTe晶体表面光洁,位错密度低,约为4×104cm-2。     

The effect of cathode bias (field effect) on the surface leakage current of CdZnTe detectors

Surface resistivity is an important parameter of multi-electrode CZT detectors such as coplanar-grid, strip, or pixel detectors. Low surface resistivity results in a high leakage current and affects the charge collection efficiency in the areas near contacts. Thus, it is always desirable to have the surface resistivity of the detector as high as possible. In the past the most significant efforts were concentrated to develop passivation techniques for CZT detectors. However, as we found, the field-effect caused by a bias applied on the cathode can significantly reduce the surface resistivity even though the detector surface was carefully passivated. In this paper we illustrate that the field-effect is a common feature of the CZT multi-electrode detectors, and discuss how to take advantage of this effect to improve the surface resistivity of CZT detectors.