高温热处理对碲锌镉衬底中Zn组分的影响

随着高性能碲镉汞红外探测器对碲锌镉衬底质量要求的不断提高,研制高质量的碲锌镉衬底材料势在必行。本文采用真空高温热处理温场与源控制的衬底高温热处理工艺,系统地研究了主要热处理参数对碲锌镉衬底中Zn组分的影响,给出了Zn组分控制的热处理经验公式,初步获得了碲锌镉衬底中Zn组分的成分控制和高组分均匀性分布的方法,提高了碲锌镉衬底质量。     

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。     

中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展

碲镉汞材料具有响应速度快、量子效率高、带隙连续可调等优点,广泛应用于红外探测领域,本文报道了近年来中国电科11所在碲镉汞薄膜材料制备方面的技术进展。在碲锌镉衬底材料制备方面,已突破135mm碲锌镉晶体生长技术,碲锌镉衬底平均位错腐蚀坑密度(EPD) <1×104cm-2,具备了80mm×80mm规格碲锌镉衬底的批量生产能力。在液相外延碲镉汞薄膜制备方面,富碲水平液相外延碲镉汞薄膜平均位错腐蚀坑密度EPD<4×104cm-2,具备80mm×80mm规格碲镉汞薄膜的制备能力;富汞垂直液相外延实现高质量双层异质结碲镉汞薄膜材料批量化制备,该种材料的半峰宽(FWHM)控制在(20～40)arcsec范围内,碲镉汞薄膜厚度极差≤±06μm。在分子束外延碲镉汞薄膜方面,实现了6 in硅基碲镉汞材料制备,组分标准偏差≤00015,表面宏观缺陷密度≤100cm-2;碲锌镉基碲镉汞材料已具备50mm×50mm制备能力,组分标准偏差为0002,厚度标准偏差为0047μm。从探测器验证结果来看,基于富碲水平液相外延碲镉汞薄膜实现了1 k×1 k、2 k×2 k等规格红外焦平面探测器的工程化制备;采用双层异质结碲镉汞薄膜实现了高温工作、长波及甚长波探测器的制备;使用分子束外延制备的碲镉汞薄膜实现了27 k×27 k、54 k×54 k、8 k×8 k等规格红外焦平面探测器研制,在宇航领域有巨大的应用潜力。     

昆明物理研究所大面积水平推舟液相外延碲镉汞薄膜技术进展

报道了近年来昆明物理研究所在富碲水平推舟液相外延碲镉汞外延薄膜制备技术方面的进展。2019年以来,突破了?120 mm碲锌镉晶体定向生长技术,使碲锌镉衬底沉积相和夹杂相密度≤5×103 cm－2,位错腐蚀坑密度（EPD）≤4.0×104 cm－2,?120 mm（111）晶圆衬底的Zn组份分布极差≤0.36%。基于碲锌镉衬底技术的进步,液相外延碲镉汞薄膜的最大生长尺寸达到了70 mm×75 mm,薄膜位错腐蚀坑密度均值为5×104 cm－2,X射线双晶回摆曲线半峰宽（DCRC-FWHM）≤35 arcsec,部分可控制到25 arcsec以下;50 mm×60 mm尺寸长波碲镉汞薄膜的厚度极差≤±1.25 μm,室温截止波长极差≤±0.1 μm,中波碲镉汞薄膜相应指标分别为≤±1 μm、≤±0.05 μm。材料技术的进展促进了制冷型碲镉汞探测器产能提升和成本的降低,也支撑了高性能长波/甚长波探测器、高工作温度（HOT）探测器以及2048×2048、4096×4096等甚高分辨率高性能探测器的研制。     

长波碲镉汞薄膜外延用碲锌镉衬底筛选方法研究

主要报道了用于提高液相外延(Liquid Phase Epitaxy, LPE)长波碲镉汞薄膜质量的碲锌镉衬底筛选方法研究。通过对碲锌镉衬底的锌组分、红外透过率、沉淀/夹杂、位错密度、X射线形貌像和X射线衍射半峰宽等参数进行全面测试以及对外延后碲镉汞薄膜的X射线形貌像和X射线衍射半峰宽进行测试评估,发现目前X射线形貌像和锌组分是影响LPE长波碲镉汞薄膜用碲锌镉衬底的重要参数。结果表明,锌组分处于4.2%～4.8%之间、形貌像衍射强度高且均匀性好是长波碲镉汞薄膜外延用衬底的理想选择。     

原位退火对碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的影响

采用传统布里奇曼法生长碲锌镉晶体,在配料过程中添加适当过量的Cd,并在晶体生长结束阶段的降温过程中加入晶锭原位退火工艺,晶体的第二相夹杂缺陷得到了有效抑制。根据晶体第二相夹杂缺陷的形成机理,结合热扩散理论和碲锌镉晶体的P-T相图,研究了退火温度对晶体第二相夹杂缺陷密度和粒度（尺寸）的影响,获得了抑制碲锌镉晶体第二相夹杂缺陷的退火条件。利用优化的退火条件制备碲锌镉晶体,晶体第二相夹杂缺陷的尺寸小于10 μm,密度小于250 cm－2。     

大尺寸碲锌镉基碲镉汞材料分子束外延技术研究

针对高质量、大规模碲镉汞红外焦平面探测器需求的持续增加,本文开展了使用分子束外延方式在50 mm×50 mm(211)B碲锌镉衬底上外延碲镉汞材料技术的研究.通过对碲锌镉衬底改进湿化学腐蚀、碲锌镉衬底预处理、碲锌镉衬底缓冲层生长、碲锌镉基碲镉汞材料工艺开发等方面的研究,开发出了能够稳定获得碲锌镉基碲镉汞材料的工艺.材料...     

Cd饱和气氛退火对碲锌镉晶体导电类型转变界面的影响

在富Te生长条件下,通过垂直布里奇曼法制备的部分碲锌镉晶体内存在导电类型转变界面.采用富Te液相外延技术在含有导电类型转变界面的碲锌镉衬底上生长碲镉汞薄膜,制成的红外焦平面探测器响应图上存在明显的响应不均匀分界面.碲锌镉晶体的导电类型转变由缺陷类型的不同引起,为消除碲锌镉衬底的导电类型转变界面,提升碲镉汞红外焦平面的成...     

碲锌镉缓冲层液相外延技术的研究

文章报道了采用液相外延方法,在碲锌镉衬底上进行碲锌镉薄膜缓冲层生长的情况,并且采用X光双晶衍射仪、X光形貌仪、红外傅里叶光谱仪、二次离子质谱仪等手段对碲锌镉薄膜进行了表征,碲锌镉薄膜具有较好地组分及均匀性,晶体结构质量也较好.采用碲锌镉缓冲结构生长了碲镉汞液相外延片,其碲锌镉与碲镉汞薄膜界面附近的杂质得到了有效的控制.     

碲锌镉缓冲层液相外延技术的研究

文章报道了采用液相外延方法，在碲锌镉衬底上进行碲锌镉薄膜缓冲层生长的情况，并且采用X光双晶衍射仪、X光形貌仪、红外傅里叶光谱仪、二次离子质谱仪等手段对碲锌镉薄膜进行了表征，碲锌镉薄膜具有较好地组分及均匀性，晶体结构质量也较好。采用碲锌镉缓冲结构生长了碲镉汞液相外延片，其碲锌镉与碲镉汞薄膜界面附近的杂质得到了有效的控制。