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题名	碲锌镉晶体的缺陷研究
作者	刘从峰
答辩日期	2005-06-15
文献子类	硕士
授予单位	中国科学院研究生院
导师	杨建荣
关键词	Cd1-yznyte 位错 腐蚀坑密度（epd） 第二相沉淀物/夹杂 碲镉汞红外焦平面
学位专业	微电子学与固体电子学
英文摘要	大面积、高质量Cd1-yZnyTe单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料。即使异质衬底的碲镉汞外延技术在第三代碲镉汞红外焦平面技术推动下取得了很大的进展，碲锌镉基衬底在长波波段以及甚长波波段的优势依然存在。对于碲锌镉材料，位错密度是影响碲镉汞外延质量进而制约红外焦平面长波器件性能的重要参数。第二相夹杂物则是目前影响碲锌镉晶体生长成品率的重要因素。本文的研究目的就是通过进一步研究腐蚀坑和第二相夹杂物的性质，加深对晶体缺陷种类和性质的了解。本文首先研究了碲锌镉材料表面腐蚀坑的空间分布特性，借助减薄技术和红外透射显微镜观察技术，首次实现了对（111）碲锌镉晶体材料双面化学腐蚀坑的同视场观察，结果发现，目前公认的Nakagawa（111）A面腐蚀剂和Everson（111）B面腐蚀剂在厚度仅为21μm的（111）碲锌镉晶片两面形成的腐蚀坑在空间位置上并不存在对应关系。Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种不同腐蚀剂的多种组合也被用于上述腐蚀坑对应关系的研究，结果同样显示，晶片（111）A、B面上腐蚀坑均不存在对应关系。通过增加腐蚀次数和腐蚀时间，我们也发现表面出现的腐蚀坑仅局限于十几微米的表层内，从而进一步证明两者之间并不存在一一对应的关系。上述实验事实表明，碲锌镉材料中的腐蚀坑所对应的缺陷至少不是直接穿越位错，尽管尚不能排除碲锌镉材料中位错以不断扭折的方式存在，但是，腐蚀坑的空间局限性特征，气相沉积的低腐蚀坑密度（EPD）和热处理后EPD减少等实验结果均显示腐蚀坑更有可能是微沉淀缺陷。因此，不能将目前常用腐蚀剂的EPD数据简单地归结为碲锌镉材料的位错密度。论文对Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种腐蚀剂在碲锌镉材料（111）晶面上的腐蚀坑坑形也进行了研究，结果发现，EAg2在（111）B面上的腐蚀坑为平底坑。在同一视场下观察到 (111)B面上的Everson腐蚀坑带有不同倾斜方向坑底的三角锥形坑，进一步的研究还表明，Everson腐蚀剂产生的三角锥形腐蚀坑并未沿着坑底的倾斜方向向下延伸。实验上也首次观察到了EAg腐蚀剂的黑白平底坑。大量晶片的数据表明，双晶半峰宽与EPD数值并没有对应关系，这表明目前常用腐蚀法可能不能显示出所有缺陷，或者说EPD对双晶半峰宽的影响不是主要的。不同于前人报道的结果, 本文通过改进退火条件，碲锌镉材料的EPD数据下降了1－3倍，这表明退火结果与具体的工艺参数相关。碲锌镉材料的物理化学特性以及化学配比的失控是导致第二相沉淀和夹杂的重要原因。在对大量实验现象进行总结和归纳后发现，常见第二相夹杂可分为五种类型，利用扫描电镜和能谱分析并确认了A、B类夹杂为Cd夹杂，C类夹杂为Te夹杂, Cd夹杂引起的应力释放缺陷沿着六重对称线分布，从而引起腐蚀坑的有规则堆积，同时还发现线度为80微米的Cd夹杂引起的应力影响区域大致在周围200微米的范围内。D类和E类是生长过程失控所引入的严重缺陷。基于上述实验结果初步建立了对第二相夹杂的晶片评价标准。本文最后还初步探讨了第二相夹杂的抑制技术，改善石英安瓿内壁质量、化学配比的控制、生长工艺参数的控制以及环境影响将是抑制第二相夹杂产生的有效措施。
学科主题	红外探测材料与器件
公开日期	2012-07-11
内容类型	学位论文
源URL	[http://202.127.1.142/handle/181331/4572]
专题	上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘从峰. 碲锌镉晶体的缺陷研究[D]. 中国科学院研究生院. 2005.

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