CdZnTe晶片的红外透过率研究

测试了多个性能各异的Cd0.9Zn0.1Te晶片的红外透过率。研究表明,红外透过率与晶片的性能有着密切的联系,即红外透过率的大小及红外透过率图谱的形状可反映晶片的成分分布、位错密度以及杂质含量的情况。从晶片对红外光的吸收机理出发,对这些联系进行了详细的分析。     

根据红外透过率推断CdZnTe晶片的性能

采用傅里叶变换红外光谱仪测试了性能各异的多个CdZnTe晶片的红外透过率．研究表明，红外透过率的大小可以定性反映CdZnTe晶片的性能：红外透过率越高的晶片，其成分偏离越小，位错密度越低，电阻率越高．根据红外透过率大小随着波数的变化，红外透过率图谱可以分为4种，每一种图谱对应着具有不同性能的CdZnTe晶片，从晶片对红外光的吸收机理出发，对实验结果进行了初步分析。     

高阻值Cd1-xZnxTe晶体的生长及其性能测试

通过适当的工艺措施，采用Bridgman法生长了直径为30mm的X射线及γ射线探测器级的Cd.9Zn0．1Te晶锭．测试结果表明：该晶锭结晶质量良好，位错密度低，成分均匀，杂质含量低，红外透过率和电阻率都十分接近本征Cd.9Zn0．1Te的值．并从晶体的生长特性、缺陷和杂质的角度，分析了生长高性能晶体的条件，研究了生长Cdl-xZnxTe晶体的x值与缺陷和杂质浓度之间的关系．     

改进的垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体中的成分偏离现象

采用多种测试方法,对改进的垂直布里奇曼法生长Cd0.96Zn0.04Te晶体中的成分偏离标准化学计量比现象及其对晶体性能的影响进行了研究.X射线能谱成分测试表明,在晶锭的头部即初始结晶位置,(Cd Zn)/Te比大于1;而在中部及末端,小于1.表明这种方法生长的CZT晶体仍然存在对标准化学计量比的偏离现象,开始结晶是在富Cd熔体中,生长至中后段则是在富Te条件下进行的.PL谱测试表明,富Cd的晶片内存在大量Te空位,严重富Te的晶片内Cd空位及其杂质复合体等引起的缺陷密度显著增加.晶体红外透过率测试结果表明,接近化学计量配比的CZT晶片具有高的红外透过率.     

改进的垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体中的成分偏离现象

采用多种测试方法,对改进的垂直布里奇曼法生长Cd0.96Zn0.04Te晶体中的成分偏离标准化学计量比现象及其对晶体性能的影响进行了研究.X射线能谱成分测试表明,在晶锭的头部即初始结晶位置,(Cd+Zn)/Te比大于1;而在中部及末端,小于1.表明这种方法生长的CZT晶体仍然存在对标准化学计量比的偏离现象,开始结晶是在富Cd熔体中,生长至中后段则是在富Te条件下进行的.PL谱测试表明,富Cd的晶片内存在大量Te空位,严重富Te的晶片内Cd空位及其杂质复合体等引起的缺陷密度显著增加.晶体红外透过率测试结果表明,接近化学计量配比的CZT晶片具有高的红外透过率.     

未掺杂CdZnTe与掺铟CdZnTe晶体的热处理

对于未掺杂Cd0.9Zn0.1Te晶片,采用在Cd/Zn气氛下,以In作为气相掺杂源进行热处理;而对于低阻In-Cd0.9Zn0.1Te晶片,则采用在Te气氛下进行热处理.分别研究了不同的热处理条件,包括温度、时间、pIn或pTe等对晶片电学性能、红外透过率以及Te夹杂/沉淀相的影响.结果表明,在Cd/Zn气氛下适当的掺In热处理和在Te气氛下适当的热处理均有效地提高了晶片的电阻率,分别达到2.3×1010和5.7×109Ω·cm,同时晶片的其他性能也得到明显改善.     

未掺杂CdZnTe与掺铟CdZnTe晶体的热处理

对于未掺杂Cd0.9Zn0.1Te晶片,采用在Cd/Zn气氛下,以In作为气相掺杂源进行热处理;而对于低阻In-Cd0.9Zn0.1Te晶片,则采用在Te气氛下进行热处理.分别研究了不同的热处理条件,包括温度、时间、pIn或pTe等对晶片电学性能、红外透过率以及Te夹杂/沉淀相的影响.结果表明,在Cd/Zn气氛下适当的掺In热处理和在Te气氛下适当的热处理均有效地提高了晶片的电阻率,分别达到2.3×1010和5.7×109Ω·cm,同时晶片的其他性能也得到明显改善.     

高阻CdZnTe晶体的退火处理

获得高电阻率的、完整性好的 Cd Zn Te晶体是研制高性能的 Cd Zn Teγ射线探测器的关键 .运用热力学关系估算了 Cd1 - x Znx 熔体平衡分压 ,尝试以 Cd1 - x Znx 合金源替代 Cd源进行 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片的热处理 ,研究了退火对 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片质量的影响 .结果表明 :在 10 6 9K下用 Cd0 .8Zn0 .2 合金源 (PZn=0 .12 2e5 Pa和 PCd=1.2 0e5 Pa)对 Cd0 .8Zn0 .2 Te晶片退火 5天以上 ,可提高晶体电阻率一个数量级和晶体红外透过率 10 %以上 ,并可消除或减小晶片中的 Te沉淀 ,同时避免了 Zn的损失 ,改善 Zn的径向分布 .可见 ,采用 Cd1 - x Zn     

高阻值Cd_(1-x)Zn_xTe晶体的生长及其性能测试

通过适当的工艺措施,采用Bridgman法生长了直径为30mm的X射线及γ射线探测器级的Cd0 9Zn0 1Te晶锭.测试结果表明:该晶锭结晶质量良好,位错密度低,成分均匀,杂质含量低,红外透过率和电阻率都十分接近本征Cd0 9Zn0 1Te的值.并从晶体的生长特性、缺陷和杂质的角度,分析了生长高性能晶体的条件,研究了生长Cd1-xZnxTe晶体的x值与缺陷和杂质浓度之间的关系     

室温核辐射CdZnTe像素探测器的研制

采用布里奇曼法生长的CdZnTe(CZT)单晶,制成室温核辐射像素探测器.首先通过红外透过显微(IRTM)成像、电阻率测量以及单元探测器能谱响应测试等手段,综合评定了探测器用CZT晶体的质量,结果表明,晶片富Te相密度为28.43 mm-2且尺寸分布较均匀,电阻率为1010 Ω·cm;电子迁移率寿命积为1.07×10-...     

高阻CdZnTe晶体的退火处理

获得高电阻率的、完整性好的CdZnTe晶体是研制高性能的CdZnTe γ射线探测器的关键.运用热力学关系估算了Cd1-xZnx熔体平衡分压,尝试以Cd1-xZnx合金源替代Cd源进行Cd0.8Zn0.2Te晶片的热处理,研究了退火对Cd0.8Zn0.2Te晶片质量的影响.结果表明：在1069K下用Cd0.8Zn0.2合金源（PZn=0.122×105Pa和PCd=1.20×105Pa）对Cd0.8Zn0.2Te晶片退火5天以上,可提高晶体电阻率一个数量级和晶体红外透过率10%以上,并可消除或减小晶片中的Te沉淀,同时避免了Zn的损失,改善Zn的径向分布.可见,采用Cd1-xZnx合金源代替Cd源控制进行CZT退火处理优于仅采用Cd源控制的退火处理.     

Cd1-xZnxTe合金的退火研究

用红外透射谱和喇曼散射谱研究了退火对 Cd1 - x Znx Te晶片中 Te沉淀的影响 .研究结果表明 ,红外透射谱只对大尺寸的 Te沉淀较为敏感 ,而喇曼散射谱却能够探测到样品中小尺寸的 Te沉淀 ,两者互为补充 .在 Cd气氛下对晶片进行退火处理 ,选择合适的退火温度和退火时间 ,可以有效地消除晶片中大尺寸的 Te沉淀 ,却难以消除晶片中小尺寸的微量 Te沉淀     

Infrared absorption behavior in CdZnTe substrates

Infrared (IR) optical transmission measurements of polished CdZnTe wafers can provide useful information about excess impurities, stoichiometry, and inhomogeneities (precipitates and inclusions). We have investigated the IR transmission behavior of Cd_0.96Zn_0.04Te between 8 m and 20 m at room temperature. The measurements were made before and after thermal treatments involving control of the Cd and Zn overpressures, which served to minimize the Cd (cation) vacancy population. Our results support the polar optical phonon scattering theory of Jensen, according to which the absorption in donor dominated CdZnTe varies as^m with m=3. For material dominated by acceptors, we show that the theoretical absorption by inter-valence band transitions can be approximated by a similar power law with exponent m=1, and that Cd-vacancy dominated wafers are in reasonable agreement with this. We find some wafers in which the asgrown condition exhibits partial compensation of impurity donors by Cd vacancy acceptors, and demonstrate removal of the compensation by annealing to fill the vacancies. In a separate group of wafers, we find that an observed increase in absorption occurring during growth of a HgCdTe layer by liquid phase epitaxy can be explained in terms of an increase in Cd vacancies caused by diffusion of Cd to Te precipitates. This effect can be reversed by annealing in Cd−Zn vapor, which fills vacancies and eliminates some precipitates. Impurity concentrations were measured by glow discharge mass spectrometry (GDMS).     

MnxCd1-xIn2Te4晶体生长及其性能研究

采用ACRT-B法生长了四元稀磁半导体化合物Mn0.1dCd0.9In2dTe4晶体。采用扫描电镜、X射线衍射仪、ISIS能谱仪、Leica定量金相分析仪以及傅里叶变换红外光谱仪研究了晶体中相的结构，形貌、成分及晶片的红外透射光谱。发现晶体生长初始端由于溶质再分配而引起成分偏离配料比，结果出现三种相：α相、β相和β1相，其中α相和β相是在晶体生长过程中形成的，随温度降低，从α相中又析出β1相，当晶体生长到稳定段，完全形成β相，Mn0.1Cd0.9In2Te4晶体从生长初始端到接近稳态区，β1相内规则排列状向不规则排列的近似圆片状发展。禁带宽度为1.2eV的Mn0.1Cd0.9In2Te4在10000～4000cm^-1的近红外波数范围内，其透过率最高达83%，在4000～5000cm^-1的中红外波数范围内透过率为59%～65%。     

Thermomigration of Te precipitates and improvement of (Cd,Zn)Te substrate characteristics for the fabrication of LWIR (Hg,Cd)Te photodiodes

(Cd,Zn)Te wafers containing Te precipitates have been annealed under well defined thermodynamic conditions at temperatures below and above the melting of Te. Results of the examination of the wafers with infrared microscopy before and after the anneals indicate a substantial reduction of the Te precipitates in wafers annealed at temperatures in excess of the melting point of Te compared with those annealed at temperatures below the melting point of Te. These results confirm the thermomigration of liquid Te precipitates to be the principally operative mechanism during annealing in the elimination of these precipitates in (Cd,Zn)Te wafers. The occurrence of Te precipitates in (Hg,Cd)Te epitaxial layers grown on (Cd,Zn)Te substrates containing Te precipitates is also explained on the basis of thermomigration of these precipitates during LPE growth from the substrates to the epilayers. Absence of occurrence of Te precipitates in (Hg,Cd)Te epilayers grown on annealed (Cd,Zn)Te substrates with negligible Te precipitates is also confirmed. Usefulness of annealing (Cd,Zn)Te substrates—to eliminate Te precipitates—prior to epilayer growth is confirmed via demonstration of improved long wavelength infrared (Hg,Cd)Te device array performance uniformity in epitaxial layers grown on (Cd,Zn)Te substrates with negligible Te precipitates after annealing.     

Advancements in THM-Grown CdZnTe for Use as Substrates for HgCdTe

The focus of this work is to evaluate the suitability and substrate potential of Cd_0.9Zn_0.1Te and Cd_0.96Zn_0.04Te crystals grown by the traveling heater method (THM). THM-grown Cd_0.9Zn_0.1Te crystals used for gamma spectroscopy have shown very good spectral performance owing partly to the very low concentration of Te inclusions and precipitates. Inspection in the infrared (IR) of annealed THM-grown CdZnTe wafers reveals no inclusions >3 μm, and Fourier-transform infrared measurements show IR transmission values in excess of 60%. Wafer etch pit density values are typically less than 4 × 10^?4 pits/cm², and double-crystal x-ray rocking-curve measurements show full-width at half-maximum values approaching 40 arcsec. 〈211〉 wafers have been produced with off orientation within 0.3°. (111)-Oriented, seeded THM growth runs have the ability to provide 10 60 mm × 60 mm × 2 mm wafers from a 75-mm-diameter boule or 20 90 mm × 90 mm × 2 mm wafers from a 100-mm-diameter boule.     

Cd1-yZnyTe的Zn组分面分布及均匀性控制

随着HgCdTe红外探测器尺寸规模的扩大,晶格匹配的Cd1-yZnyTe衬底组份均匀性越来越受到重视。由于在CdZnTe晶体中Zn的分凝系数大于1,晶片中Zn组分分布不均匀,从而使HgCdTe外延薄膜不同区域因晶格失配而产生位错的情况不同, 精确测量CdZnTe衬底的Zn组分及其均匀性是十分必要的。高分辨率X射线衍射是精确测量晶格常数和Zn组分的有效方法之一,但不适合常规面分布测定,而采用红外透射光谱法则能够在短时间内及实验容许的误差范围内快速获得CdZnTe中Zn组份的分布。另外,对锭条上不同方位的晶片进行径向和横向面分布红外透射光谱测量,可为组份均匀性控制提供依据。     

CdZnTe晶片中沉积相分布特性的研究

利用红外显微镜分别对富Cd和富Te配料生长的两组碲锌镉晶片的沉积相进行观察,对观察结果做统计分析,发现两组晶片中的沉积相在形状和分布情况方面有很大差别,采用数据拟合的方法发现两组CdZnTe晶片中不同尺寸的沉积相颗粒的密度满足指数分布.