X射线衍射形貌术在碲锌镉晶体中的应用

碲锌镉晶体中存在着各种典型晶体缺陷,X射线衍射形貌术是一种非破坏性地整体研究晶体材料结构完整性、均匀性的有效方法。本文将反射式X射线衍射形貌术应用于碲锌镉晶体质量的评价,研究了入射线狭缝宽度、积分时间、扫描步长等测试参数以及样品表面加工状态对X射线衍射形貌的影响。结果表明入射线狭缝宽度对碲锌镉晶体的X射线衍射成像及晶体质量筛选应用影响很大,积分时间、样品扫描步长等测试参数的选择与入射线狭缝宽度密切相关。     

碲锌镉小角晶界的反射式X射线衍射形貌

碲锌镉晶体中存在着各种晶体缺陷,其中小角晶界是制约碲锌镉晶体质量的主要晶体缺陷之一。X射线衍射形貌术是一种非破坏性地全面研究小角晶界缺陷的有效方法。采用反射式X射线衍射形貌术对碲锌镉衬底的小角晶界缺陷进行了研究,讨论了小角晶界类型、样品扫描方向以及入射线发散度等对小角晶界缺陷的X射线衍射形貌的影响。为全面获得小角晶界缺陷的衍射形貌,应尽量选择宽的入射线狭缝,对于对称倾侧晶界和扭转晶界,应分别平行和垂直于小角晶界方向扫描。     

基于X射线衍射形貌术的碲锌镉晶体样品制备方法研究

基于传统X射线衍射形貌术(X-Ray diffraction Topography,XRT)的碲锌镉晶体样品制备方法是通过对测试晶片进行磨抛加工,获得满足测试条件的表面.随着单晶晶片尺寸的增大,晶片磨抛加工的难度变大、耗时变长,而且还容易导致晶片损坏.针对上述问题,通过对切割研磨后的晶片腐蚀方法进行研究,获得了一种新的XRT样品制备方法.该方法能够快速去除晶片的表面损伤,获得满足XRT测试要求的晶片表面,大幅减小制样难度并缩短制样时间.使用该方法制备的样品X射线衍射形貌图像衬度均匀、信噪比较好,各类型晶体缺陷均可被检测出来.此技术能够很好地应用于大尺寸碲锌镉晶片的后续筛选和加工.     

碲锌镉晶片的X射线貌相研究

X射线貌相测试是一种针对样品晶体结构完整性的非破坏性检测手段。通过高分辨率数字式X射线形貌仪对碲锌镉(111)晶片表层进行貌相测试,通过缺陷形式及密度来评价碲锌镉晶体质量。经过大量数据分析统计出5种常见于碲锌镉晶体中的缺陷：划痕、空洞、小角晶界、孪晶和杂晶。结合具体工艺阐述和分析了5类缺陷的形成原因,并针对碲锌镉晶体生长和加工工艺提出了建设性意见。这有利于获取高质量衬底材料,进而提升外延碲镉汞膜的质量。     

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。     

用X射线双晶衍射测量碲镉汞晶片表面的加工损伤

用X射线双晶衍射法测量了x=0.273、晶向为[110]的碲镉汞晶体在切、磨过程中引入的加工损伤,测出了在切割、M5金刚砂研磨过程中产生的损伤层厚度分别为4μm～7#m、12μm～20μm,并测出在碲锅汞晶体中存在大量取向差为90"～810"之间的亚晶块.     

碲锌镉用于探测γ射线

ＣｄＺｎＴｅ晶体生长所取得的进展,使得人们有可能制备出供γ射线光谱技术使用在室温下工作并具有良好能量分辨率的探测器。     

碲锌镉晶体Zn组分的光致发光实用化研究

利用激光显微光致发光光谱仪测试了碲锌镉晶片的室温显微光致发光谱,对测得的光致发光谱进行拟合得到碲锌镉材料带隙的Eg值,根据实验总结出的Eg与Zn组分的室温计算公式,结合自主开发的Zn组分计算程序得到碲锌镉晶片上的Zn组分。所得的Zn组分结果用X射线双晶衍射进行验证,结果显示,室温下显微光致发光测得的Zn组分是相对准确可信的,可作为大量常规工艺测定Zn组分的有效工具,并且获得的Zn组分可成为外延碲镉汞薄膜时筛选匹配衬底的重要依据,同时还为研究和优化碲锌镉晶体生长工艺提供重要帮助。     

HgCdTe晶体缺陷的快速X射线形貌检测法

本文讨论了HgCdTe晶体缺陷的两种快速X射线形貌检测方法:使用X射线像眼的反射形貌法和反射Laue形貌法。在Laue形貌相机上用X射线像眼,经数分钟的曝光时间可拍摄分辨率约50μm的HgCdTe样品的反射扫描形貌相,而用特制的Laue相机可用20min的曝光时间拍得分辨率约60μm的反射形貌相。     

CdZnTe中富碲沉积相缺陷引起的液相外延HgCdTe薄膜表面缺陷

为了研究液相外延碲镉汞薄膜表面缺陷形成机制,采用光刻工艺结合化学腐蚀方法在碲锌镉衬底表面实现了网格化,研究了碲锌镉近表面富碲沉积相与外延薄膜表面缺陷的关系.结果表明:衬底近表面富碲沉积相会导致碲镉汞薄膜表面孔洞、类针形凹陷坑缺陷以及三角形凹陷坑聚集区;在液相外延过程中,高温碲镉汞熔液与CdZnTe衬底间的回熔作用可以减少与富碲沉积相相关的表面缺陷,薄膜表面缺陷与衬底表面富碲沉积相的匹配度与回熔深度负相关;回熔过程以及富碲沉积相形态、深度影响HgCdTe薄膜表面缺陷形态和分布.     

Misfit relaxation behavior in CdHgTe layers grown by molecular beam epitaxy on CdZnTe substrates

Uniform layers of cadmium mercury telluride have been grown on inhomogeneous cadmium zinc telluride substrates by molecular beam epitaxy so that a single epitaxial layer experiences a laterally varying lattice mismatch. The lateral variations of layer and substrate lattice parameters, layer lattice tilt, diffraction peak width, etch pit density (EPD) and surface crosshatch have been characterized, and all measured quantities are reported as functions of the substrate lattice parameter. At small mismatch, the layer appears to be elastically deformed. Beyond a certain critical mismatch, the onset of relaxation is clearly observed in the layer lattice parameter. Relaxation leads to appearance of surface crosshatch and an increased diffraction peak width, but a reduction in EPD, suggesting a reduction in the density of threading dislocations within the layer.     

CdZnTe材料的表面钝化新工艺

研究了一种新的钝化CdZnTe(CZT)器件表面的工艺,即先采用KOHKCl溶液对CZT表面进行处理,再用NH4F/H2O2溶液对其进行表面氧化的二步法钝化工艺．并借助俄歇电子能谱（AES）、微电流测试仪等手段对其表面钝化层的质量进行了鉴别,同时与KOH KCl和NH4F/H2O2两种工艺进行了比较．AES能谱分析表明,采用二步法工艺钝化,既可获得化学计量比较好的CZT表面,又可在表面形成一层起保护作用的氧化层．I-V特性曲线显示,两步法钝化后CZT器件的漏电流与KOH KCl和NH4F/H2O2钝化相比都有一定程度的下降．说明文中提出的新工艺在CZT器件制备方面具有良好的应用前景．     

碲锌镉衬底缺陷对液相外延碲镉汞薄膜结构的影响

采用红外显微镜、X射线双晶回摆衍射法、X射线貌相术对CdZnTe衬底中的沉淀相、亚结构、组分偏析等缺陷进行了研究,并对用此衬底液相外延的HgCdTe薄膜作了测试。结果显示：CdZnTe衬底中亚晶界处聚集的位错在外延生长中呈发散状向薄膜中延伸,造成了薄膜形成亚晶界和更大面积的由位错引起的晶格畸变应力区域,影响了薄膜结构的完整性。     

Effect of constrained growth on defect structures in microgravity grown CdZnTe boules

In a microgravity environment obtainable in an orbiting space shuttle, it is possible to virtually eliminate gravity related effects such as buoyancy driven convection and hydrostatic forces thus providing an ideal environment for diffusion-controlled, containerless crystal growth processes. Under such conditions, it is possible to investigate the effects of gravity independent growth parameters on crystal growth. Studies of CdZnTe boules grown on space shuttle mission USML-1 revealed that regions of the boules grown with wall contact were associated with a higher defect density than regions grown with partial or no wall contact. Defect densities in certain regions grown without wall contact were as low as 5 × 10²/cm² to 1.2 × 10³/cm². More detailed studies on the effects of wall contact were sought in the USML-2 mission. Two CdZnTe boules (GCRC-1 and GCRC-2) were grown by the seeded Bridgman-Stockbarger method. Boule GCRC-1 was grown under constrained conditions to force full wall contact while boule GCRC-2 had a tapered geometry designed to minimize wall contact. Defect distributions in the boules were investigated by synchrotron white beam x-ray topography. The sample GCRC-1 was characterized by the presence of large inhomogeneous strains, numerous grains and twins, all of which are caused by effects related to wall contact. On the other hand, a part of the boule GCRC-2 that grew free from wall contact revealed minimum surface strains, the absence of twins and a very high structural uniformity. Results clearly verify that ampoule wall contact plays an important role in determining the incidence of crystal imperfections.