在Si(211)衬底上分子束外延CdTe的晶格应变

文章利用高分辨率X射线衍射技术对分子束外延CdTe（211）B/Si（211）材料的CdTe外延薄膜进行了倒易点二维扫描,并通过获得的对称衍射面和非对称衍射面的倒易空间图,对CdTe外延层的剪切应变和正应变状况进行了分析.研究发现,对于CdTe/Si结构,随着CdTe厚度的增加,[1-1-1]、[01-1]两个方向的剪切角γ[1-1-1]和λ[01-1]都有变小的趋势,且γ[1-1-1]的大小约为γ[01-1]的两倍;对于CdTe/ZnTe/Si,ZnTe缓冲层的引入可以有效地降低CdTe层的剪切应变.CdTe层的正应变表现为张应变,主要来源于CdTe和Si的热膨胀系数存在差异,而在从生长温度280℃降至室温20℃的过程产生的热应变.     

碲镉汞;高密勒指数表面;钝化;吸附;置换

文章利用高分辨率X射线衍射技术对分子束外延CdTe (211) B /Si (211)材料的CdTe 外延薄膜进行了倒易点二维扫描,并通过获得的对称衍射面和非对称衍射面的倒易空间图,对CdTe外延层的剪切应变和正应变状况进行了分析。研究发现,对于CdTe /Si结构,随着CdTe厚度的增加, [ 12121 ]、[ 0121 ]两个方向的剪切角γ[ 12121 ]和γ[ 0121 ]都有变小的趋势,且γ[ 12121 ]的大小约为γ[ 0121 ]的两倍;对CdTe /ZnTe /Si, ZnTe缓冲层的引入可以有效地降低CdTe层的剪切应变。CdTe层的正应变表现为张应变,主要来源于CdTe和Si的热膨胀系数存在差异,而在从生长温度280℃降至室温20℃的过程产生的热应变。     

ZnTe/Si(211)与ZnTe/GaAs(211)异质结构的热应变研究

通过理论计算获得ZnTe/Si（211）与ZnTe/GaAs（211）异质结构样品室温下的热应变分布与曲率半径,并采用激光干涉仪测量两个样品室温下的曲率半径。研究发现,在（211）面上进行异质外延,两个互相垂直的晶向方向[1-1-1]和[01-1]的应变分布呈现各向异性,且沿两个方向上的表面曲率半径亦存在差异。ZnTe/GaAs（211）样品的激光干涉测量结果与理论计算较为吻合,均为同一数量级的表面曲率半径方向为负的张应变,ZnTe/Si（211）样品的测量结果则存在较大差异。由于Si衬底在高温脱氧的过程中产生了表面曲率半径方向为正的塑性形变,在一定程度上降低了外延ZnTe后异质结构的弯曲程度,减小了热失配应变。     

HgCdTe/CdTe/Si(211)异质结构的应变和应力分布计算

计算了HgCdTe/CdTe/Si(211)异质结构的应变和应力分布,发现对于生长方向为不具有对称特性的[211]晶向,由于弹性模量的各向异性,平行表面的两个晶向方向[1-1-1]和[01-1]的应变和应力分布存在差异,并且二者的曲率半径也具有相应特性。对于Si衬底厚度为500μm,CdTe缓冲层厚度为10μm,HgCdTe层厚度为10μm的异质结构,液氮温度77 K时衬底与外延层的应变均为负值,外延层和衬底的最大应力值均在界面处,外延层中均为张应力,Si衬底在靠近界面处为压应力,远离界面逐渐过渡为张应力,存在一个应力为零的中性轴位置。     

分子束外延CdTe（211）B／Si复合衬底材料

报道了用MBE的方法，在3英寸Si衬底上制备ZnTe／CdTe（211）B复合衬底材料的初步研究结果，该研究结果将能够直接应用于大面积Si基HgCdTe IRFPA材料的生长．经过Si（211）衬底低温表面处理、ZnTe低温成核、高温退火、高温ZnTe、CdTe层的生长研究，用MBE方法成功地获得了3英寸Si基ZnTe／CdTe（211）B复合衬底材料．CdTe厚度大于10μm，XRD FWHM平均值为120arc sec，最好达到100arc sec，无（133）孪晶和其他多晶晶向．     

应变硅结构的高分辨X射线衍射及其图谱分析

运用高分辨X射线双晶衍射（DCD) 、三轴晶衍射（TAD）和TAD图谱对绝缘体上Si/SiGe/Si异质结构进行表征. 利用TAD结合DCD (TAD-DCD）对称和非对称衍射测定了体Si衬底和外延层以及外延层之间的取向关系、SiGe外延层的Ge含量及其弛豫度等异质外延生长的重要参数. TAD倒易空间图谱能够给出全面的晶体结构信息. 高分辨率TAD倒易空间图谱可实现对应变Si层应变量的测定.     

Si基CdTe复合衬底分子束外延研究

文章引入晶格过渡的Si/ZnTe /CdTe作为复合外延基底材料,以阻挡Si/HgCdTe之间大晶格失配产生的高密度位错。通过对低温表面清洁化、面极性控制和孪晶抑制等的研究,解决了Si基CdTe分子束外延生长中诸多的技术难题。在国内首次采用分子束外延(MBE)的方法获得了大面积的Si基CdTe复合衬底材料,对应厚度为4～4. 4μm Si/CdTe (211)样品双晶半峰宽的统计平均结果为83弧秒,与相同厚度的GaAs/CdTe (211)双晶平均水平相当。     

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。     

CdTe/Si复合衬底Ex-situ退火研究

复合衬底CdTe/ZnTe/Si的晶体质量是导致随后外延的HgCdTe外延膜高位错密度的主要原因之一,因此如何提高复合衬底CdTe/Si晶体质量是确保硅基碲镉汞走上工程化的关键所在。降低复合衬底CdTe/Si位错密度方法一般有:生长超晶格缓冲层、衬底偏向、In-situ退火和Ex-situ退火等,本文主要研究Ex-situ退火对复合衬底CdTe/Si晶体质量的影响。研究表明复合衬底经过Ex-situ退火后位错密度最好值达4.2×105cm-2,双晶半峰宽最好值达60arcsec。     

MEE生长参数对复合衬底材料质量的影响

Si基CdTe中ZnTe缓冲层的生长影响着材料表面粗糙度和半峰宽。本文为了验证分子束外延Si基CdTe中采用迁移增强外延(MEE)技术生长的ZnTe缓冲层的生长参数对复合衬底材料表面粗糙度和半峰宽的影响,对涉及到的MEE生长过程中的主要参数包括：Zn与Te数值比、MEE生长温度、Zn与Te束流强度值进行研究,设计了三组实验,并使用高分辨X光衍射仪、白光干涉仪和红外傅里叶光谱仪测试外延薄膜生长结果,总结MEE生长参数对复合衬底材料质量影响,通过实验得到最优的外延工艺条件,提高材料质量。