Cd_(1-x)Zn_xTe多晶薄膜的制备、性能与光伏应用

用共蒸发法制备了 Cd1 - x Znx Te多晶薄膜 ,薄膜结构属立方晶系空间群 F4 3m.通过透射光谱的测量 ,计算光能隙 ,得到室温时薄膜的光能隙随组分 x值的变化满足二次方关系 .作为对异质结界面的修饰 ,提出了有 Cd1 - x-Znx Te过渡层的 Cd S/ Cd Te/ Cd1 - x Znx Te/ Zn Te∶ Cu电池 .并在相同工艺下制备了 Cd S/ Cd Te/ Cd0 .4 Zn0 .6 Te/ Zn Te∶ Cu与 Cd S/ Cd Te/ Zn Te∶ Cu太阳电池 ,发现前者比后者效率平均增加了 35 .0 % .

Hg_(1-x)Cd_xTe液相外延薄膜的X射线衍射

采用高分辨 X射线衍射的方法 ,研究了 Hg1 - x Cdx Te液相外延材料的 X射线衍射摇摆曲线和晶格常数随外延层厚度的变化关系 .实验观察到了组分互扩散效应对摇摆曲线和材料晶格常数的影响 .衬底与外延层之间的互扩散区约为 2～ 3μm,在此区域 ,摇摆曲线半峰宽变窄 ,表明从衬底扩散来的 Zn元素降低了界面处的位错密度 .通过测量晶格常数随厚度的变化 ,得到了 Cd组分的纵向分布 ,表面组分低 ,越靠近衬底组分越高 ,组分分布呈非线性变化 。

垂直Bridgman法生长Cd_(1-x)Mn_xTe晶体的缺陷研究

本文采用垂直布里奇曼（Bridgman）法生长了尺寸为30 mm×130 mm的Cd1-xMnxTe晶体,利用Nakagawa腐蚀液显示了晶体的位错、Te夹杂相和孪晶缺陷,并采用傅立叶变换红外光谱仪研究了晶体的红外透过率与晶体缺陷之间的关系。结果表明：生长态Cd1-xMnxTe晶体的位错密度为104~105cm-2,Te夹杂相密度为103~104cm-2,晶体中的孪晶主要为共格孪晶,孪晶面为{111}面,且平行于晶体生长方向。在入射光波数4000~500 cm-1范围,晶体的红外透过率为36.7%~55.3%,红外透过率越大,表明晶体的位错和Te夹杂相密度越低,晶体对该波长范围的红外光表现为晶格吸收和自由载流子吸收。

新型稀磁半导体Cd_(1-x)Mn_xIn_2Te_4的光学和磁学性能

采用垂直Bridgman法制备出了x =0 1、0 2 2和 0 4的Cd1-xMnxIn2 Te4 晶体 .采用红外透射光谱法研究了晶体的红外光学特性 .用超导量子磁强计测量了样品在温度范围 5～ 30 0K和磁场强度范围 0～ 5T内的磁化强度 .在中红外波段透过率曲线变化很小 .随着x的增加Cd1-xMnxIn2 Te4 的光学带隙移向高能端 .磁化率倒数 χ-1与温度T的关系曲线在高温区服从居里 万斯定律 ,在低温下x≥ 0 2 2时向下偏离该定律 .与具有相同Mn2 + 浓度的Cd1-xMnxTe晶体相比Cd1-xMnxIn2 Te4 晶体的交换积分常数较小 .

Hg_(1-x)Cd_xTe液相外延薄膜的貌相分析

用扫描电子显微镜、能量散射Ｘ－射线分析及金相显微镜等方法，研究了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ液相外延薄膜的表面形貌与衬底沾污等的关系，以及外延层夹杂和晶界存在的影响。结果表明，衬底沾污及晶界的存在会使外延薄膜的貌相变差；生长前衬底表面覆盖可以减轻其表面沾污，用适当的回熔ＬＰＥ工艺。

表面固定电荷对Hg_(1-x)Cd_xTe光导探测器性能的影响

研究了表面固定电荷密度对ＨｇＣｄＴｅ光导探测器性能的影响，计算结果表明，表面固定电荷对器件的性能有着重要的影响，选择合适的钝化工艺，控制表面固定电荷密度。

Hg_(1-x)Cd_xTe的远红外透射光谱与晶格振动

采用傅里叶变换红外光谱仪，在４．２～３００Ｋ、２０～３５０ｃｍ－１范围测量了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ的远红外透射光谱，研究了剩余射线吸收带两侧样品的吸收行为．除了单声子及双声子模外。

GaAs(001)衬底上经双缓冲层生长的Hg_(1-x)Cd_xTe-HgTe超晶格结构

用 X-射线衍射测定了分子束外延 ( MBE)法生长的 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格样品在 ( 0 0 1 )附近的扫描徊摆曲线 ,并用动力学理论模拟计算出衍射曲线 ,实验曲线与理论计算基本上相符合 .由实验衍射曲线计算出的超晶格周期长度 ,阱 Hg Te层厚度及垒 Hg1-x Cdx Te层厚度与模拟计算的相一致 .用透射电子显微镜 ( TEM)对同一样品的横截面进行了分析 ,对 Cd Te/Zn Te/Ga As异质结界面失配位错的组态特征进行了研究 .证明用 Cd Te/Zn Te作为双缓冲层比单一的 Cd Te有较好的效果 .截面 TEM高分辨率明场象显示 Hg1-x Cdx Te- Hg Te超晶格的生长较为成功 ,界面较为平整 .由截面 TEM高分辨率明场象观测的周期长度与

Hg_(1-x)Cd_xTe光导探测器的电学参量分析

测量了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ光导探测器中电阻率与温度及磁场强度的关系．在Ｓｈｕｂｎｉｋｏｖ－ｄｅＨａａｓ（ＳｄＨ）测量中，发现了表面电子的浓度在１．２～５５Ｋ的范围内没有变化．一个包括体电子和两类表面电子的三带模型被用来分析电阻率随温度变化的关系。

Hg_（1－x）Cd_xTe液相外延薄膜的光致发光

用红外光荧光测量分析了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ液相外延薄膜的发光特性，观察到局域激子及束缚激子发光．当外延层减薄至２μｍ后，ＰＬ信号的峰位将向高能方向移动。

用室温红外透射谱研究Hg_（1－x）Cd_xTe外延薄膜的组份分布

根据Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ本征吸收系数的经验公式及Ｈｏｕｇｅｎ模型，建立了一种用室温红外透射谱研究Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ外延薄膜组份均匀性的方法，用这种方法检测了ＬＰＥ、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤ薄膜的组份分布。

Cd_(1-x)Zn_xTe单晶体的生长研究

碲锌镉 (Cd1-xZnxTe)晶体是一种 80年代开始发展起来的性能优异的新型室温核辐射半导体探测器材料。其能隙大 (Eg=1 .70eV) ,主要成分Cd、Te原子序数高 ,电阻率高 ( 1 0 11Ω·cm) ,电子和空隙迁移率大 ( μe=1 1 0 0cm/V·s,μh=1 0 0cm/V·s) ,能量探测范围宽 ( 1 0keV～6MeV) ,能量分辨率高 ,抗中子和质子辐射损伤阈值亦较高。用其制作的探测器、便携式谱仪和成像系统可在室温至 1 0 0℃温度范围内广泛用于X射线、γ射线探测、X射线荧光分析、工业产品检测、环境监测、核医学成像、海关安检、遥控监测、高能物理和天体物理等工业、医学、环保、国防和科技领域。碲锌镉晶体生长难度大。由于其导热率低 ,固液界面形状难以控制 ,易产生孪晶、位错等 ,难以获得适用于器件制作的大单晶体。我们将 6N的Cd、Zn、Te单质按Cd1-xZnxTe(x =0 .0 4,0 .0 8,0 .1 2 ,0 .1 6 ,0 .2 0 )配料 ,采用熔体温度快速振荡新工艺 ,合成了单相致密的Cd1-xZnxTe多晶材料 ;并以此为原料在同一安瓿中于两温区立式炉中 ,采用坩埚旋转下降法生长出尺寸达1 0× 2 5～ 30mm的Cd1-xZnxTe( 0 .0 4～ 0 .2 0 )单晶体。典型的生长条件是 :固液界面附近温度梯度为 2 5℃ /cm ,旋转速度为 3r/min ,下降速率为 1 2mm/d。

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 。

Cd_(0.9)Mn_(0.1)Te晶体生长及其缺陷分析

采用Bridgman法和ACRT B法生长了两根Cd0 9Mn0 1Te晶锭 (简称CMT B和CMT A)。采用光学金相显微镜和扫描电镜研究了这两种方法生长的晶体中出现的各种缺陷 ,并分析了其形成机理。采用JEOL 733电子探针测定了两根晶锭中Mn的分布。对比CMT B和CMT A两根晶锭 ,发现ACRT所产生的对流可提高Cd0 9Mn0

Hg_(1-x)Cd_xTe 中杂质对及双空位深能级的研究

以Ａ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ等的半经验紧束缚模型和Ｈｊａｌｍａｒｓｏｎ－Ｖｏｇｈ－Ｗｏｌｆｏｒｄ－Ｄｏｗ深能级理论为基础，计算了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ中阳离子位替代式杂质（包括Ｎ，Ｏ，Ｃ）与最近邻替代式杂质形成ｓｐ３键杂质对后阳离子位杂质Ａ１对称性深能级的变化以及最近邻理想双空位（Ｖｃ，Ｖａ）的深能级。计算结果表明：阳离子位杂质Ａ１能级的变化取决于与其配对杂质的电负性，杂质对ａ１能级组分依赖关系ｄＥ／ｄｘ小于阳离子位单杂质Ａ１能级的ｄＥ／ｄｘ，大于阴离子位单杂质Ｔ２能级的ｄＥ／ｄｘ，不同杂质对的ｄＥ／ｄｘ基本相同；理想双空位（Ｖｃ，Ｖａ）在能隙或近能隙区域产生一个ａ１态深能级，该能级的ｄＥ／ｄｘ很小，对于ＣｄＴｅ，位置在０．５ｅＶ，对于ｘ＜０．３７的Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ，该能级成为导带共振态。

Hg_(1-x)Cd_xTe-HgTe超晶格的结构研究

红外技术正在从机械扫描成像系统向新一代固体成像系统过渡。Hg1 xCdxTe红外焦平面列阵器件是最佳选择。它的禁带宽度随组分在 0～ 1 .6eV之间可调 ,也就是说 ,它可做成多种响应波长的红外探测器 ,而且其探测率要比GaAs量子阱、InSb都要高出一个多数量级。当然Hg1 xCdxTe材料也有某些缺点 ,例如难以做到大面积结构完整、组分均匀 ,难以控制其截止波长 ,并且暗电流较大等。与Hg1 xCdxTe体材料相比 ,Hg1 xCdxTe HgTe超晶格可以通过调节HgTe层和Hg1 xCdxTe层的相应厚度来控制其截止波长 ,而且还有暗电流小等优点。因此Hg1 xCdxTe HgTe超晶格材料不仅在研制长波和超长波红外量子阱探测器方面有潜在优势 ,而且在研制MIS红外器件方面也显示出优越性 (Hg1 xCdxTe HgTe超晶格MIS器件的击穿电压比Hg1 xCdxTe体材料MIS器件的还高 )。Fauriep和Becker等人对Hg1 xCdxTe HgTe超晶格的制备工艺进行了研究 ,Tardotp等人研究了CdTe HgTe超晶体中Hg和Cd的互扩散 ,而且Hg1 xCdTe -HgTe的结构特征和光电特性的研究引起了广泛关注。研究MBE法生长的Hg1 xCdxTe HgTe超晶格的结构特征 ,可弄清结构缺陷的生长机制和分布规律 ,并有助于研究晶体生长的机理。本文介绍了用X射线衍射测定Hg1 xCdxTe HgTe超晶格样品在 ( 0 0 2 )附近?

n-Hg_（1－x）Cd_xTe中复合中心

利用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了Ｈｇ１－ｘＣｄｘＴｅ（ｘ＝０．４）ｐ＋ｎ结中Ｈ２（０．２９）空穴陷阱的俘获机制，发现它不满足级联复合机制或俄歇复合机制，该能级俘获截面的温度关系满足σ（Ｔ）＝σ∞ｅｘｐ（－ＥＢ／ｋＴ）形式。

固液界面附近CdZnTe晶体组份分布及X-Ray测试

利用对垂直布里奇曼Bridgman法生长中的Cd1-xZnxTe晶体停电自然降温的方法获得了具有不同凝固速率的同一块单晶样品。通过红外透射光谱测量方法对停电自然降温前后的单晶区域进行比较,结果显示:停电自然降温后,在固液界面附近存在一个明显的组份过度区,正常凝固的晶体组份分布比较均匀,而快速凝固的结晶区域轴向组份分布梯度较大,同时,通过X-Ray测试结果进一步准确判断固液界面的位置。

表面处理对CdZnTe晶片漏电流的影响

采用EDS、XPS、I-V等方法研究了Cd1-xZnxTe(CZT)表面处理工艺与晶片漏电流之间的相互关系。结果表明,机械抛光后的CZT晶片存在损伤层,采用5%BM溶液腐蚀可有效去除损伤层,得到光滑无划痕的表面,但腐蚀后晶片表面组成偏离化学计量配比,随腐蚀时间的延长表面呈现富Te现象,晶体表面漏电流随之增大1～2个数量级;采用KOH溶液对BM抛光后的晶片进一步腐蚀10min,可消除多余的Te得到接近于化学计量比的表面;采用NH4F/H2O2溶液对晶片表面进行钝化,XPS分析表明样品表面的Te0或Te2-被氧化成Te4+,形成高阻氧化层。I-V测试结果表明晶片经KOH+NH4F/H2O2溶液两步钝化后,表面漏电流相对于BM抛光后降低2～3个数量级,具有较好的钝化效果。

CdZnTe衬底对碲镉汞气相外延表面形貌的影响

利用气相外延技术在Cd Zn Te衬底上生长Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过在不同晶向、不同极性、不同晶向偏离角度Cd Zn Te衬底上的外延结果发现,Cd Zn Te衬底对外延形貌的影响非常大。(111)面衬底上外延形貌明显优于(211)面衬底的外延形貌。对于同是<111>Cd Zn Te晶向的衬底,(111)Cd面Cd Zn Te衬底上的外延形貌明显优于(111)Te面。对于(111)Cd面Cd Zn Te衬底,当晶向偏离角度不同时,其外延形貌也有差异,晶向偏离角越小表面形貌越好。