液相外延用碲镉汞母液晶锭的组分均匀性

开展了液相外延用碲镉汞母液晶锭的合成工艺优化研究.通过优化合成温度、合成时间、摇炉速率和淬火工艺,有效提高了碲镉汞晶锭的纵向组分均匀性.用改进工艺后合成的碲镉汞母液晶锭生长了28个外延薄膜样品,其组分平均偏差为0.95%,满足第二代红外焦平面探测器研制对探测器材料组分均匀性的要求.     

液相外延碲镉汞材料组分均匀性改善

由碲镉汞薄膜材料的厚度不均匀性入手,改进水平滑舟液相外延工艺,从而改善了碲镉汞薄膜材料组分均匀性,使距薄膜边缘1.5 mm（衬底边缘2.5 mm）以内的薄膜材料组分均匀性得到了长足的提高,增大了薄膜材料用于制备焦平面器件的利用率。中波碲镉汞材料（?1/2(77 K)＝4.8?m）?x≤0.001,与国外水平相当。     

碲溶剂法生长高均匀性Hg1-xCdxTe体晶材料的工艺研究

通过改进碲溶剂长晶炉的径向炉温分布,改善了晶体生长的液-固界面,用碲溶剂长晶方法生长出了高均匀性碲镉汞体晶材料,用英国爱丁堡Mullard公司的碲镉汞晶片评价装置在光斑为1 mm2的测试条件下测出晶片材料组分均匀性(x为±0.003 mol.CdTe,达到了制作红外焦平面探测器列阵对材料的要求.     

非晶态碲镉汞的光学性质

采用椭圆偏振光谱技术研究了射频磁控溅射生长非晶态碲镉汞(amorphous Hg1-xCdxTe,amorphous MCT,a-MCT)薄膜的光学性质,发现非晶态碲镉汞薄膜的介电函数谱特征与晶态碲镉汞材料的明显不同,表现出与其他非晶态半导体材料类似的“波包”结构特征.基于修正的FB模型在1.0～4.0 eV的能量范围内对实验结果进行了拟合分析,得到了不同组分非晶态碲镉汞薄膜的光学带隙随组分关系.通过与单晶碲镉汞光学带隙随组分变化关系的对比研究,结果表明碲镉汞的结构从晶态向非晶态转变过程中,材料的光学待续发生了明显的“蓝移”.     

布里奇曼法生长碲镉汞晶体的固液界面形态研究

文中综述了布里奇曼法及加速坩埚旋转技术的布里奇曼法生工碲镉汞晶体过程中固液界面形态的研究结果，简单讨论了固液界面形态对组分分布的影响，并将两种技术所得的组分分布结果进行了比较，在分析影响固液界面形态因素的基础上，认为加速坩埚旋转技术是目前改善固液界面形态的有效方法。     

用红外透射法确定任意厚度下碲镉汞晶体的组分

选用组分均匀的碲镉汞Hg1-xCdxTe晶片(x＝0.170-0.300 mole CdTe),在室温下用红外光谱仪测量晶片在不同厚度的透射光谱,取透射比为5%对应的波数值,对实验数据进行拟合,得到了碲镉汞晶体组分与透射比为5%对应的波数值和晶片厚度之间的经验关系式(简称经验式).结果表明:用本文的经验式得到的组分值不受晶片厚度的影响,准确而可靠.本文拟合的经验式适用于红外透射法测量任意厚度碲镉汞材料的组分计算,同时还可用它研究Hg1-xCdxTe晶片组分的均匀性.     

磁场中布里曼法生长碲镉汞晶体的缺陷腐蚀分析

用化学腐蚀方法研究了磁场中布里曼法生长碲镉汞晶体的位错和亚晶界，在施加磁场的样品中观察到分布较为均匀的位借和较少的亚晶界，这可能是由于在生长过程中施加了磁场对组分分凝和组分过冷起到了一定的抑制作用。     

FTIR确定碲镉汞晶片的组分与截止波长

采用傅立叶变换红外（ＦＴＩＲ）透射的方法测量了碲镉汞晶片在不同厚度下的透射曲线，运用经验公式确定了其组分及８０Ｋ时的截止波长，并同实测的响应光谱得到的截止波长进行了比较，结果表明，采用该方法预测的截止波长同实际的截止波长相对偏差为２．５％，从而为碲镉汞器件制备工艺中材料的筛选、提高投片的准确率提供了重要的参考依据．     

HgCdTe体晶的组份均匀性分析

利用ＳＰＲＩＴＥ探测器的截止波长研究了布里奇曼、Ｔｅ溶剂和固态再结晶３种方法制备的ＨｇＣｄＴｅ体晶组份的均匀性。实验结果表明：３种方法生长的ＨｇＣｄＴｅ晶片的组份均匀性大致相当。用任意一种材料研制的一个８条ＳＰＲＩＴＥ探测器,其任意２条的截止波长差不大于０．８μｍ的概率大于９８％。     

液相外延HgCdTe薄膜组分均匀性的研究

用水平推舟液相外延的方法，以CdZnTe作衬底，固态HgTe作为Hg补偿源，从富Te-HgCdTe溶液中外延生长大面积HgCdTe薄膜。通过选择合适的温度控制和生长速率，获得组分均匀性和重复性较好的大面积长波HgCdTe薄膜。     

气流分布对MOCVD HgCdTe组份均匀性的影响

本文报导用特殊方法观察到气流在MOCVD反应室里的分布形态,并以此为根据,通入不同流量的有机物生长HgCdTe。测试结果表明:气体流量对HgCdTe材料组份均匀性影响很大。在一个适当的流量下,能生长出良好的HgCdTe。     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

HgCdTe组分异质结的生长与表征

采用富碲水平推舟液相外延生长方式,在(111)晶向的碲锌镉衬底上生长了双层组分异质HgCdTe外延薄膜,并对生长后的薄膜质量进行了评价.使用染色法和红外透射光谱数值拟合的方法,对两层薄膜的厚度进行了表征,并建立了一个双层薄膜纵向组分分布模型;对材料的电学参数进行测量的结果显示,双层异质液相外延样品中长波层的载流子迁移率较之单层液相外延样品略高,原因可能是中波覆盖层对长波外延层起到了钝化作用.     

碲镉汞液相外延薄膜典型缺陷及其起源分析

通过碲镉汞液相外延薄膜的典型缺陷的研究,结合国内外的研究现状,综述了各种缺陷的特征、起因、消除方法等。通过对HgCdTe液相外延层中常见的缺陷进行归纳和总结,探讨各种缺陷的可能起因,以达到提高液相外延工艺水平的目的。     

Uniformity in HgCdTe diode arrays fabricated by reactive ion etching

Two-dimensional, midwavelength infrared (MWIR) HgCdTe detector arrays have been fabricated using reactive ion etching (RIE). Detector-to-detector uniformity has been studied in the devices fabricated with CdTe- and ZnS-passivation layers. Mapping of the doping profile, passivant/HgCdTe interface electrical properties, and diode impedance-area product (R₀A_j) in a two-dimensional array of diodes has been carried out. Temperature and perimeter/area dependence of the dark current are studied to identify the bulk and surface current components. Maximum R₀A_j=2×10⁷ Θcm² was achieved in CdTe-passivated, 200×200 μm² diode arrays. It demonstrates that CdTe-passivated, RIE-processed HgCdTe is a feasible technology.     

碲镉汞薄膜分步化学抛光技术研究

针对碲镉汞薄膜化学抛光过程中容易产生材料组分均匀性变差、影响芯片性能的现象,提出了一种分步化学抛光技术。材料表面分析和组分分析结果表明,分步化学抛光可以降低材料表面的粗糙度,改善化学抛光材料组分的均匀性,有效地去除材料表面氧化,同时对探测器芯片性能的均匀性提升也做出了一定的贡献。