高重频CO_2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析

针对CO2激光作用下HgCdTe晶体的损伤问题进行了数值分析。首先,建立了高重频CO2激光损伤Hg0.784Cd0.216Te晶体的三维热传导物理模型;然后,利用有限元方法计算了单脉冲和高重频CO2激光作用下,Hg0.784Cd0.216Te晶体的损伤阈值;最后,分析了激光重频以及辐照时间对晶体损伤阈值的影响。研究结果表明:单脉冲激光辐照下,晶体的损伤阈值为64.5 J/cm2;高重频(f>1 kHz)激光辐照下,激光重频的改变对晶体损伤阈值的影响较小,损伤阈值应由平均功率密度表征,且与辐照时间密切相关;辐照时间的增加,可以有效地减小晶体的损伤阈值,当激光辐照功率密度<1.95 kW/cm2时,不会发生晶体损伤。研究结果对高重频CO2激光在激光加工以及激光防护的应用方面具有指导意义。

HgCdTe固态再结晶技术工艺改进

HgCdTe固态再结晶技术主要包括合成 -淬火 -退火三个过程 ,文中对其中的合成工艺和淬火工艺进行改进 ,获得了较为满意的结果。用这种方法制备的HgCdTe材料单晶大、组份均匀、结构完整、电学参数好 ,并已做出多种高性能红外探测器。

改进布里奇曼法生长HgCdTe晶体的生长速度对固液界面形态的影响

为选择合理的晶体生长速度 ,在用改进Bridgman法生长直径为19mm的HgCdTe(x =0 .2 1)晶体过程中 ,对正在生长的单晶体及熔体进行淬火 ,以观察其固液界面形态。初步的实验结果表明 :在 2mm/d及 9mm/d的两种生长速度条件下 ,石英安瓶中的固液界面形态均为凹形抛物面 ,但其凹陷深度分别为 10mm和 14mm。较低的晶体生长速度条件下 ,凹陷深度较小 ,固液界面形态较平。由实验和讨论得知 ,宜选择较低的晶体生长速度用改进Bridgman法生长HgCdTe晶体。

大直径HgCdTe晶体生长研究

大直径(=40mm)HgCdTe晶体生长过程中存在两大难题,一是高汞压引起的生长管爆炸,二是严重的组份分凝引起的组份不均匀。文中对这两大难题进行分析,得到解决这两大难题的方法:一是在生长管外施加一定气压来抵消生长管内的部份汞气压;二是从低熔点的低组分HgCdTe熔体中生长出较高组分的HgCdTe晶体,从而降低生长温度,这样即可降低汞气压,又可减小组分分凝;三是加高组分HgCdTe到低组分HgCdTe熔体中以补充CdTe的消耗,从而生长出纵向组分均匀性好的晶体。

HgCdTe晶体缺陷的快速X射线形貌检测法

本文讨论了HgCdTe晶体缺陷的两种快速X射线形貌检测方法:使用X射线像眼的反射形貌法和反射Laue形貌法。在Laue形貌相机上用X射线像眼,经数分钟的曝光时间可拍摄分辨率约50μm的HgCdTe样品的反射扫描形貌相,而用特制的Laue相机可用20min的曝光时间拍得分辨率约60μm的反射形貌相。

多元HgCdTe线列探测器的同步辐射形貌术分析

利用同步辐射拍摄了长波光导多元HgCdTe探测器芯片的高分辨率的白光形貌相,观察到多元线列器件探测元中明显存在晶格应变区、亚晶界、滑移面等缺陷.实验结果表明:多元线列器件探测元的性能与其光敏区HgCdTe材料中的晶体缺陷密切相关,器件工艺对HgCdTe晶片的应力状态有极大的影响,器件工艺对材料的应力作用可从多元器件探测元晶格的完整性反映出来.

外加横向磁场下Bridgman法生长HgCdTe晶体的实验研究

介绍自行研制的可以施加横向磁场中的垂直Bridgman法晶体生长装置，该装置磁场强度可在0－0．6T围内连续调节，生长区温度梯度达40－70℃／cm．不同磁场强度下进行了HgCdTe晶体生长实验，通过测量分析，研究了轴向和径向组分分布的变化与磁场的关系．实验结果表明，由于磁场对熔体中热对流的作用，尤其是横向磁场与流胞的相互作用，在一定程度上改变生长界面的形状。

加压布里奇曼法生长大直径HgCdTe晶体

根据加压改进布里奇曼法 ,采用“二次配料”工艺成功地生长了直径 40 mm的大直径 Hg Cd Te (组分 x≈0 .2 0 )晶体 .采用加压技术 ,平衡部分石英安瓶内的高汞蒸汽压 ,有效地避免了石英安瓶的爆裂 ;采用“二次配料”工艺 ,大大降低了生长温度 ;合理选择温度梯度和生长速度 ,获得了有较好结晶性和组分均匀性的 Hg Cd Te晶体 .分析表明 :Hg Cd Te晶片的载流子浓度 n77≤ 4× 10 1 4 cm- 3 ,迁移率 μ77≥ 1× 10 5 cm2 /(V· s) ,少数载流子寿命值 τ≥ 2 .0 μs,80 K时简单的性能测试用光导探测器件的探测率 D*为 1.1× 10 1 0 cm· Hz1 /2 /W.

HgCdTe固态再结晶技术工艺的改进

HgCdTe固态再结晶技术主要包括合成-淬火-退火三个过程,本文对其中的合成工艺和淬火工艺进行改进,获得了较为满意的效果。用这种方法制备的HgCdTe材料单晶大、组份均匀、结构完整、电学参数好。

外加横向磁场生长优质HgCdTe晶体

随着红外技术的发展及军事和民用红外探测器（陈列）应用领域的不断扩大，对红外基础材料的需求也日益增长。碲隔汞材料以其工作温度高，适用谱区范围宽而受到重视，并已经发展了多种晶体和薄膜的制备工艺技术。近年来，在从熔体中生长半导体材料时，为了抑制熔体中对流所引起的溶质或掺杂剂浓度的波动而采用了磁场中生长晶体技术。这种抑制作用起因于磁场所引起的洛仑兹力，它减小了那些与温度梯度或组分梯度有关的浮力所驱动的胞状对流的强度。在用Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｒｉ法生长Ｓｉ及ＧａＡｓ晶体时，采用横向的或垂直的磁场成功地抑制了不稳定的热对流，从而获得了高质量的晶体。本文介绍了我们自行研制的磁场中Ｂｒｉｄｇｍａｎ法生长碲镉汞晶体。ＨｇＣｄＴｅ晶体的生长：用所研制的装置进行了碲镉汞晶体生长实验，实验条件与布里奇曼法相同，即用内径１２～１４ｍｍ的石英安瓶，按ｘ＝０．２装料１０～１２ｃｍ，以０．２５ｍｍ／ｈ的速度通过生长区。开管后，沿垂直于生长轴方向切片，分别用Ｘ荧光法和Ｘ能谱法测量其轴向和径向的组分分布，在不加磁场和分别施加２ｋＧｓ，３ｋＧｓ，及４ｋＧｓ，５ｋＧｓ的磁场条件下，先后生长了１０余只样品。利用自制的磁场Ｂｒｉｄｇｍａｎ法晶体生长装置?

位错对布里奇曼HgCdTe体晶结构完整性的影响

本文根据Ｘ射线形貌相、扫描电镜和金相显微镜的实验结果和有关位错、相图的理论，分析了位错和亚晶界、亚晶界和Ｘ射线形貌相的关系以及住错对布里奇曼技术生长的ＨｇＣｄＴｅ体晶结构完整性的影响。因位错降低能量的要求，ＨｇＣｄＴｅ体晶中的密度位错要形成亚晶界和三维位错网络等亚结构。在Ｘ射线形貌相中，亚结构的取向衬度是比位错直接象更强的成象机构。正常凝固长晶过程中ＨｇＣｄＴｅ材料的组分要变化，并使其固液界面的温度梯度也发生相应变化，由此引入的热应力在结晶过程中会在ＨｇＣｄＴｅ晶体中产生高密度位错。位错形成的亚晶界和三维位错网络等亚结构严重破坏了ＢｒｉｄｇｍａｎＨｇＣｄＴｅ体晶结构完整性，这使其Ｘ射线形貌相往往不好。

HgCdTe超重力晶体生长系统原理设计

为了制备组份均匀的HgCdTe材料，设计了一种在超重力条件下制备HgCdTe材料的晶体生长系统。超重力由离心机产生，HgCdTe熔体在超重力条件下产生的重力分离可以用来抵消Bridgman生长过程中产生的组份分凝。为了获得组份均匀的HgCdTe晶体，必需在Bridgman生长过程中，随剩余熔体长度的变化连续改变离心机的转速。通过理论推导，求得离心机转速与剩余熔体长度的关系。

引晶技术在HgCdTe体单晶生长中的应用

本文论述引入籽晶技术定向生长HgCdTe体单晶,通过石英管相对于加热器的缓慢移动来使熔区移过均匀的合成锭达到晶体生长的目的。其结构完整性及组分均匀性得到改善,并且电参数优良。已制出多元光导及光伏器件。

有机金属沉积法生长HgCdTe双色晶膜材料的研究

本文采用有机金属沉积（ＭＯＣＶＤ）法在ＣａＡｓ衬底上率先开展生长双色ＨｇＣｄＴｅ材料的研究，总结了生长ＣｄＴｅ缓冲层和隔离层、ｘ≈０．２、ｘ≈０．３的ＨｇＣｄＴｅ晶膜的工艺条件，并给出了ＨｇＣｄＴｅ双色材料的组分均匀性、厚度、表面形貌、结构和电性能。

高重频CO_2激光对Hg_(0.826)Cd_(0.174)Te晶体的损伤

开展了HgCdTe晶体的多脉冲热损伤问题的实验研究。采用形貌学方法对脉宽为300 ns重复频率可调的CO2激光器对Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤阈值进行了实验测量,并建立了高重频脉冲CO2激光辐照Hg0.826Cd0.174Te晶体的三维热传导理论模型,分析了激光重复频率和辐照时间对晶体损伤特性的影响。研究表明:300 ns的CO2激光辐照时间大于10 s时,Hg0.826Cd0.174Te晶体的损伤阈值不随辐照时间的增加而改变,其损伤阈值为1.421 4×103W/cm2;激光重频对晶体的损伤阈值的影响较小,损伤阈值主要取决于辐照激光的平均功率密度。SEM损伤结果显示:晶体损伤为热熔损伤,表面未发现由热应力造成的裂缝。理论模型获得的损伤数据和温升规律支持实验结果。该研究可为高重频CO2激光应用、激光防护等提供参考。

布里奇曼法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的性能

本文简要地介绍了布里奇曼法生长的Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的组分分布、电学性质、微观结构和红外透射比曲线。这些晶体具有较好的横向组分均匀性、较低的载流子浓度和较长的少数载流子寿命。本文还报道了用此晶体制作的光电导器件的性能。

碲镉汞小晶片中缺陷的X射线形貌相检测

用X射线劳厄透射形貌术拍摄了用于制备多元线列探测器的碲镉汞小晶片的形貌相,观察到在碲镉汞小晶片中存在的各种晶体缺陷,如晶格扭曲、亚晶块、滑移线和其它缺陷。结合晶片扭曲和滑移的模型,分析了小晶片的受力状况。实验表明,在普通的X射线光源上,用劳厄透射形貌术能以20μm的分辨率无损检测用于制备多元线列探测器的碲镉汞小晶片中的晶体缺陷;在不良的器件工艺中,小晶片的晶格会受到明显的损伤,严重地影响了小晶片的电学参数和多元线列探测器的性能。

非晶态碲镉汞薄膜的射频磁控溅射生长及其晶化过程研究

在玻璃衬底上用射频磁控溅射技术进行了非晶态碲镉汞(a-HgCdTe或a-MCT)薄膜的低温生长,获得了射频磁控溅射生长a-HgCdTe薄膜的"生长窗口"。利用X射线衍射(XRD)技术对所生长的薄膜进行分析研究,a-HgCdTe薄膜的XRD衍射为典型的非晶衍射波包。椭圆偏振光谱研究结果表明,a-HgCdTe薄膜与晶态HgCdTe薄膜的折射率和消光系数均表现出明显的差异,椭圆偏振光谱技术可以作为一种非晶态半导体的结构判定手段。在90℃～215℃范围内对非晶态碲镉汞薄膜进行了真空退火处理研究其晶化过程,其晶化温度在130℃～140℃之间。

用涂碳石英管生长碲化物晶体的工艺分析

用经内壁涂碳膜的石英坩埚生长ＰｂＴｅ，ＣｄＴｅ和ＨｇＣｄＴｅ等的Ⅱ～Ⅳ族和Ⅳ～Ⅵ族化合物晶体，由Ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ），原子吸收光谱和高频红外碳硫分析技术分析了多组涂碳和未涂碳、用和未用长晶的石英管内壁及相应的晶体表面，结果表明牢固的碳膜不会对生长晶体引进明显的碳沾污，可以避免石英同生长晶体的粘连．