富碲碲镉汞液线温度的测量——富碲碲镉汞相图研究之一

由于碲镉汞单晶在熔体生长中比较难于获得符合化学计量比的晶体,常常由于晶体的组份不均匀性和晶体结构的不完整性造成器件研制工艺的困难。碲镉汞晶体组份的不均匀性及结构不完整性主要是由于在晶体生长中的高汞压以及赝二元系固液相线的距离宽所致。为了克服上述困难,近年来国外连续发表了有关液相外延生长碲镉汞的方法,同时发表了有关富碲三元系碲镉汞液相外延研究工作,并报导了有关富碲角碲镉汞相图的资料。在富碲角相图的研究中最先应该解决的是富碲碲镉汞合金的凝固点的测量问题。正如我们在发表赝二元系碲镉汞相图前曾对碲镉汞合金材料的熔点进行测定一样,这个问题的解决对富碲碲镉汞相图研究同样是个     

紫外辐照对碲镉汞MIS结构复合特性的影响

用光电导衰退法和ＭＩＳ器件的电容－电压特性测量研究了紫外辐照对碲镉汞样品的影响。研究表明：紫外辐照使ＭＩＳ器件的氧化膜／碲镉汞界面固定电荷减少，表面由积累向平带变化；紫外辐照使碲镉汞样品的电阻明显增大，样品的表面复合速度上升，少子体寿命下降．说明紫外辐射不仅对碲镉汞样品的表面有影响，而且在磅镉汞体内也有影响，这些效应可以用碲镉汞表面能带结构的模型来解释。     

碲锌镉衬底晶面极性对水平液相外延碲镉汞薄膜的影响

研究了碲锌镉衬底（111）晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示,（111）A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规（111）B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当;碲镉汞母液在采用（111）A面、（111）B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为（50±2）°和（30±2）°,结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜（111）A面存在更大的表面张力;观察并讨论了（111）A面碲镉汞与（111）B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别;实验获得的（111）A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了（111）晶面选择对母液残留的影响,研究结果表明,采用（111）A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长,能够在不降低晶体质量的情况下,大幅减小薄膜表面母液残留。     

液相外延碲镉汞表面化学腐蚀研究

应用不同浓度的溴甲醇溶液对液相外延碲镉汞表面进行化学腐蚀,并且测量了腐蚀速率。然后通过原子力显微镜及X射线光电子能谱分析了碲镉汞材料的表面状态。发现经过溴甲醇溶液腐蚀后,碲镉汞表面富碲现象较为严重而且表面粗糙度略有增加。     

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.     

碲镉汞红外探测器电极接触研究北大核心CSCD

金属/碲镉汞电极接触是红外焦平面探测器的重要组成部分,对器件的性能与稳定性影响较大。然而在碲镉汞金属化过程中,金属离子能量较高将有可能对碲镉汞表面造成损伤。本文采用了离子束沉积系统生长金属电极,探究了束流、束压以及热处理等条件对碲镉汞红外探测器接触性能的影响。研究表明,碲镉汞在生长电极后表面会受到一定程度的损伤;随着离子能量的升高,对材料表面损伤加剧。在I-V曲线中,电极沉积损伤较大的器件表现出软击穿现象;在热处理后,在一定程度上可以修复电极沉积时能量过大造成的损伤,提高了电极接触性能。     

碲锌镉晶片精密抛光效果的影响因素分析

碲锌镉(CZT,CdZnTe)晶片是生长红外焦平面列阵所用碲镉汞(HgCdTe)薄膜的衬底材料.为了满足碲镉汞液相外延的性能要求,采用化学机械抛光可获得平面度高、粗糙度低、无损伤层的碲锌镉晶片表面。通过对抛光结构的机械运动分析,建立了抛光过程中各参数对工艺指标的影响,通过实验优化工艺参数获得高质量的抛光效果。     

衬底表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏的影响

通过改变碲锌镉衬底的表面加工方法及溴-甲醇腐蚀液的浓度,研究衬底的表面状态对碲镉汞薄膜表面起伏情况的影响。利用傅里叶红外透射(FTIR)光谱议、晶片扫描成像系统、光学显微镜等工具对不同条件下的碲镉汞薄膜的表面起伏情况进行观察和比较。研究初步发现碲锌镉衬底不经过化学抛光,以及不经过腐蚀直接进行外延的情况下得到的碲镉汞薄膜的表面起伏状况会得到一定程度的改善,但是考虑溴-甲醇腐蚀液对机械抛光造成的表面应力的释放作用以及外延过程中的衬底回熔的相互作用会使得外延所得碲镉汞薄膜表面起伏情况更加复杂。因此,仍需要对衬底使用前的化学抛光对薄膜表面起伏的作用以及确定合适的溴-甲醇腐蚀液的浓度进行进一步的研究。     

碲镉汞红外焦平面响应图"交叉线"特征起源探讨

对碲镉汞红外焦平面热响应图"交叉线"特征起源进行了研究。基于碲镉汞的闪锌矿结构晶体滑移系统理论,讨论了不同滑移面与碲镉汞薄膜生长所用(111)B面和(211)B面交线的方向,从晶格失配和应力释放的角度探讨了碲镉汞薄膜表面交叉线形貌与X射线衍射交叉线貌相的起源与几何结构,分析了碲镉汞薄膜交叉线与材料晶体质量之间的关系,探讨了碲镉汞红外焦平面热响应图交叉线特征的起源及其与器件性能的关系。     

碲锌镉衬底表面在碲镉汞液相外延工艺中的热腐蚀效应

该研究以提高液相外延碲镉汞材料的质量为出发点,研究液相外延生长过程中碲锌镉衬底受到高温汞蒸气影响后的变化情况,并利用光学显微镜、白光干涉仪、能谱仪等分析测试手段对碲锌镉衬底表面进行分析.研究结果表明,液相外延生长过程中,高温汞蒸气对碲锌镉衬底中表面沉淀物尺寸无明显影响,但在衬底表面发现两种类型的腐蚀点,一种是尺寸为25μm左右的较大腐蚀点,分布较均匀;另一种是尺寸为7μm左右的圆形腐蚀点,分布不均匀.衬底经过液相外延薄膜成核生长前的温度变化过程以及高温Hg蒸气的作用,碲锌镉衬底表面形貌呈鱼鳞状,粗糙度增大了50%以上.     

光刻工艺对大面阵长波碲镉汞芯片性能的影响

通过分析器件工艺对大面阵长波碲镉汞芯片性能的影响,发现光刻工艺非均匀性累积进而显著影响碲镉汞芯片性能的现象.应用Matlab仿真计算,定量分析了碲镉汞材料片表面凸点对不同线宽光刻工艺非均匀性的影响,提出了降低光刻工艺非均匀性累积的方法和高质量光刻工艺对碲镉汞材料平坦度的具体要求.     

液相外延碲镉汞薄膜表面的结晶类缺陷分析

利用扫描电镜、能谱分析、光学轮廓仪以及金相显微镜等测试手段对液相外延碲镉汞薄膜表面缺陷的形貌、成分和断面进行了分析,并研究了不同种类表面缺陷的特征及来源。结果表明,液相外延碲镉汞薄膜表面上存在的结晶类缺陷往往尺寸较大或成片分布,对后续器件产生明显影响。通过分析其成因可以发现,母液均匀性的提升是减少该类缺陷和提高碲镉汞薄膜质量的关键。     

化合物半导体材料碲镉汞表面平坦化方法研究

研究了一种去除碲镉汞液相外延(LPE)薄膜材料表面波纹的方法。器件结果显示,利用该方法可以有效去除碲镉汞薄膜材料表面的波纹,获得较好的平坦化表面,提高了大面积红外焦平面器件芯片工艺和互连效果。     

砷离子注入体材料碲汞的二次离子质谱分析

用二次离子质谱（ＳＩＭＳ）分析了低能注放（１５０ｋｅＶ）砷在体材料碲镉汞中的分布和注入砷原子在碲镉汞中的热扩散情况,砷在碲镉汞中的分布表现出复杂的多元扩散机制。在缺陷密度（ＥＰＤ）比较低的碲镉汞材料中,砷扩散的主体符合恒定扩散系数的有限源扩散模型,呈现出浓度随深度的高斯分布。而在缺陷密度比较大的碲镉汞材料中,砷的分布呈多段指数型分布,表面出更复杂的多机制扩散特性。     

碲锌镉衬底晶向对碲镉汞薄膜表面形貌的影响

利用定向仪对原生晶片及加工后的碲锌镉衬底的晶向进行比较,观察不同晶向衬底液相外延碲镉汞薄膜的表面形貌,考察了衬底晶向偏差对液相外延碲镉汞薄膜表面形貌的影响。通过进一步的追踪碲锌镉衬底在加工过程中的晶向变化,研究衬底晶向变化的原因和解决方法。研究发现,碲锌镉晶体在初次定向切割后的加工过程中晶向会发生明显变化,而在厚度减薄较大的粗磨工艺后不会发生较大晶向偏差,因此,可将粗磨后衬底的再次定向结果作为进一步筛选碲锌镉衬底的依据,以保证液相外延碲镉汞薄膜的质量。     

碲锌镉晶体第二相夹杂物特性研究

高质量的碲锌镉单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料,然而目前碲锌镉材料中的第二相夹杂物严重制约着晶体的质量.根据红外透射形貌的描述和表征,碲锌镉晶体的常见夹杂物被分成了五类,并在此基础上讨论了各自的形成机制,A、B和C类夹杂物与化学配比及其变化密切相关,而D和E类夹杂物与源材料中或者在生长工艺控制过程中氧含量相关.进一步的研究表明大尺寸、高密度的Te夹杂物将会严重降低红外透过率,同时腐蚀坑密集分布在与Cd夹杂对应的六重对称线上,该结果揭示了第二相夹杂物会产生其他缺陷的增殖,但夹杂物引起的应力影响区域是局限的.     

液相外延碲镉汞贯穿型缺陷研究

液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征,并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜,统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系,因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。     

碲镉汞p型接触孔低损伤干法刻蚀技术研究

对碲镉汞材料干法刻蚀损伤进行研究,采用感应耦合等离子体干法刻蚀技术、湿法腐蚀方法完成碲镉汞接触孔刻蚀,通过扫描电子显微镜和激光扫描显微镜分析刻蚀后样品的表面形貌,利用伏安特性曲线分析刻蚀样品的表面损伤。实验结果表明,干法刻蚀工艺极易造成碲镉汞p型接触孔表面反型,提出了一种新型的干法混合刻蚀技术,该技术通过两步干法刻蚀工艺实现,有效地降低了刻蚀引入的表面损伤。     

劳厄形貌术在碲镉汞器件研制中的应用

讨论了反射劳厄形貌术的优缺点，结合碲镉汞器件研制工作给出了实际应用的几个例子。如磅镉汞晶片结构检查，观察碲镉汞晶片表面的磨抛损伤、跟踪观察碲镉汞晶片在光刻、化学腐蚀成形、离子刻蚀成形前后的晶格变化等。     

碲镉汞材料中Hg空位、Au、As掺杂的研究进展

碲镉汞材料是制造红外探测器的基础,高性能红外探测器对碲镉汞材料的要求越来越高。为了提升器件性能,必须提高碲镉汞材料的电学性能。而掺杂是一个很好的选择。碲镉汞材料掺杂可以分为n型和p型两种。对于n型掺杂来说,In是一种理想的掺杂剂,其掺杂研究目前已比较成熟。相对而言,p型掺杂研究还不是那么深入。Hg空位、Au、As掺杂均为碲镉汞材料中常见的p型掺杂手段。通过分析和总结近些年的部分相关文献,介绍了碲镉汞材料中Hg空位、Au、As掺杂的研究进展。