Hg_(1-x)Cd_xTe外延层的气相生长

用一种新的气相方法在CdTe衬底上生长了Hg_(1-x)Cd_xTe外延层,该法可得包括整个合金范围(0≤x≤1)的组分。在利用分离元素源的开管系统中已可单独控制决定组分的四个主要参数——衬底温度(400～500℃)、Hg、Cd和Te的分压。借助于一个模型探讨了生长参数的选择,该模型把合金的淀积当作是同时淀积HgTe和CdTe。垂直于外延层表面的方向有一均匀合金组分的初始区,其后为一延伸到衬底的梯度区。吸收边缘测量表明平行于表面的组分十分均匀。所有的层均为n型,其载流子浓度直到几微米的深度时为10~(18)～10~(17)/厘米~3,在它下面一直延伸到衬底里面为浓度大大地减低的区域。     

Hg_(1-x)Cd_xTe红外探测器

富士通公司用独特的方法制成了均匀的单晶且成功地控制了载流子浓度并确定了器件工艺。这种器件不仅可医用,用于准确测量体温微小分布的高性能成象装置,而且可望用于工业,监视大气污染。     

液相外延生长Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体

由于冶金学性质的限制和高的Hg蒸汽压,要制备均匀的接近完整的Hg_(1-x)Cd_xTe块状晶体非常困难。然而,采用改进的开管水平滑移接触型液相外延(LPE)系统,能成功地控制生长系统中的Hg压和溶液的组分,在CdTe衬底上生长出Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体。用金相观察、X光衍射、扫描电镜分析、电学测量等方法,证明了Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜晶体具有高质量。样品组分一般为x(?)0.2～0.4。薄膜层的厚度均匀,层厚在10～40μm之间。层的结构受CdTe衬底限制。低温纯化处理后,外延层为n型。x=0.27的外延层77K时的电学性质为n≤3×10~(15)/cm~8,霍尔迁移率μH为10~3～4×10~4cm~2/V·s。在国内首先做出了可以出售的光导探测器,此探测器在77K时,D_(λp)~*(500,1000,1)=2.8×10~9～1.8×10~(10)cm·Hz~(1/2)·W~(-1),可与块状晶体的相比较。     

Hg_(1-x)Cd_xTe和Hg_(1-x)Zn_xTe的线性热膨胀系数

本文报道了有几种x值的Hg_(1-x)Cd_xTe(MCT)和Hg_(1-x)Zn_xTe(MZT)及其组成的二元化合物的热膨胀系数。膨胀系数的低温变化表明,与HgTe相比,MCT键参数变化很小,而对MZT,其键强度显著增加。     

Hg_(1-x)Cd_xTe的铟扩散

早在Hg_(1-x)Cd_xTe器件的基本性能被充分了解之前,它们就已广泛地作为实际探测器使用。必须进一步研究的课题中有Hg_(1-x)Cd_xTe的缺陷结构和掺杂剂性能。在n型Hg_(1-x)Cd_xTe器件中常用锢形成蒸发欧姆接触。它也可如同对CdTe所作那样在生长时导入Hg_(1-x)Cd_xTe晶格以控制生成态晶体的电导率。资料〔4〕作者发现,铟是一种金属亚晶格替代式施主和快速扩散体。在器件加工和制备的低温退火循环时,接触中的铟就扩散进入晶格。形成了浓度梯度和     

Hg_(1-x)Cd_xTe的液相外延

本文介绍用平拉装置,在大气压力下,用富Te生长液,在面积达到2厘米×3厘米的CdTe衬底上,外延生长n型和p型Hg_(1-x)Cd_xTe晶体,能很好控制x值为0.2、0.3和0.4的Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的生长,对其生长层的半导体特性进行了测量。     

Hg_(1-x)Cd_xTe的拉曼光谱

我们发现Hg1 -xCdxTe的拉曼散射峰随着温度的变化会发生频移 ,它的二级散射峰来自LO1 LO1 ,LO1 LO2 ,LO2 LO2 ,并且它们的强度对晶体的完整性较敏感。同时也发现Hg1 -xCdxTe中的Te的沉淀相和Te的氧化物相的拉曼散射峰。     

Hg_(1-x)Cd_xTe外延层的生长和性质

本文研究了在开管滑移系统中由富Te溶液生长较低x值(0.2—0.3)的碲镉汞(Hg_(1-x)C_(dx)Te)外延薄层问题。提出一种具有独到特色的半封闭滑移接触系统,使我们有可能在大气压下生长出低x值的材料。采用Cd_(1-y)Zn_yTe和Hg_(1-x)Cd_xTe衬底替代CdTe衬底,改善了薄膜的质量。讨论了衬底的影响和生长过程,同时给出位于较低温度处的固相线。原生外延层是p型的,77K时,空穴浓度约为1×10~(17)厘米~(-3),空穴迁移率为300厘米~2伏~(-1)秒~(-1),过剩少子寿命为3毫微秒。     

Hg_(1-x)Cd_xTe的红外光吸收

在温度为80至300K的范围内,测定了组分x值在“0.205≤x≤0.220”范围的Hg_(1-x)Cd_xTe接近其基本吸收限的光吸收。由干涉图形得到Hg_(1-x)Cd_xTe折射率的色散。实验发现,在“20≤α≤1000cm~(-1)”范围,吸收系数曲线尾部遵从修正的Urbach定律,并可表示为α=α_(?)exp[σ(E-E_(0))/(T T_(?))],参数α_(?)和E_(?)随x有规律地变化。可从上式得到吸收系数和作为x与T的函数的禁带宽度的温度系数。本文提供的实例表明:可把这些参数外推以计算上述组分范围以外的吸收。     

Hg_(1-x)Cd_xTe非线性光电导

利用连续运行的可调谐CO_2激光器,我们进行实验观察100K时N型Hg_(0.3)Cd_(0.2)Te带间跃迁的非线性光电导,着重研究了吸收系数、光激发非平衡载流子电子的浓度和复合寿命与光强的关系,分析指出,非线性光电导的产生可归结于动态Burstein-Moss效应和俄歇复合两过程.     

生长Hg_(1-x)Cd_xTe晶体的高压回流技术

已用高压回流技术在汞压控制到80个大气压的情况下生长了Hg_(1-x)Cd_xTe合金晶体。回流是通过惰性气体的高压和负温度梯度在挥发材料的装料上结合,使装料可以不用高温密封或液体密封而取得的。连续的蒸发和凝聚过程使惰性气体和蒸气物质在气体和蒸气具有同样压力的明确界面处分开。在Hg_(1-x)Cd_xTe晶体生长时,要调节在回流界面处的惰性气体压力以符合于在固化和晶体生长时维持装料化学配比所需要的汞蒸气压。在—高压炉中用这种技术已生长了大直径(达2.5厘米)、x值达0.60的高质量Hg_(1-x)Cd_xTe晶体。在77°K下,在退火n-型Hg_0.80Cd_0.20Te中获得了低于10~(15)厘米~(-3)的载流子浓度和超过10~5厘米~2/伏秒的电子迁移率。用这种n-型材料已制备了8～14微米光谱区的背景限光导红外探测器。用刚生长的In离子注入p-型材料制备了高性能短波长(2～5微米)光伏探测器。     

液相外延生长大面积Hg_(1-x)Cd_xTe外延层

引言本征半导体Hg_(1-x)Cd_xTe变成更为重要的红外光伏探测器材料是因为最近在液相外延(LPE)法生长晶体方面取得了进展。用液相外延法得到的组分均匀性比块体材料好,并且不需要长时间退火来达到均匀性。此外,用LPE法可制备具有不同组分和掺杂浓度的多层HgCdTe结构。用LPE法在CdTe衬底上生长HgCdTe对制备背照式探测器是理想的。在制备每个具有成百或上千个元的HgCdTe焦平面探测器阵列时,就必须要能够生长大面积均匀组分器件质量的HgCdTe。许多单位报导了在垂直和水平炉结构中用LPE法生长了HgCdTe。大多数工作集中于自富碲熔体中进行水平生长,但最近已进展     

碲熔剂法生长Hg_(1-x)Cd_xTe熔点测量

红外器件材料Hg_(1-x)Cd_xTe是CdTe,HgTe两种化合物以化学计量比配制的连续固溶体。这种三元合金半导体在生长中存在一系列问题。为获得一定波长的红外器件,必须把生长的晶体控制在响应波长所对应的组份均匀、结构完整而且具有一定电学性能的化学配比范围内。但是,目前所依据的Hg_(1-x)Cd_xTe膺二元系相图并不完全一致。为研究膺二元系碲镉汞晶体的相图,使用了热分析法对我所生长的加入过量碲作熔剂的碲镉汞晶体的熔点进行了测量。应用差热分析方法测量物质的熔点,这是热分析方法常用的手段。但对于碲镉汞材料来说,确实存在着相当的困难。首先,由于碲镉汞材料在熔化过程中汞的挥发,造成熔点测量操作上的困难。其次,由于汞的挥发带来x值的相应改变,使得测量不能获得良好的再现性。第三,由于碲镉汞晶体熔点     

Hg_(1-x)Cd_xTe的等离子阳极氧化

本文叙述一种在Hg_(1-x)Cd_xTe上形成氧化薄膜的新的等离子氧化工艺。测量了用自身氧化膜形成的金属——绝缘层——半导体器件的电学特性。这种氧化膜有相当低的固定表面电荷,其密度为(1—3)×10~(11)电子/厘米~2,优于用化学阳极氧化所生长的氧化膜。由300埃自身氧化膜和200埃硫化锌组合而成的绝缘层,对n型和p型衬底所测量的平带电压分别是-0.5伏和-2.5伏。对于铟栅极结构所测量的功函数差是-1.7伏。氧化物的相对介电常数是13。电容——电压和电流——电压特性表明这种界面很适于光导、光伏二极管和电荷耦合器件等的制备工艺。     

Hg_(1-x)Cd_xTe合金的低温热膨胀

测定了合金组分x=0.20和0.30的半导体Hg_(1-x)Cd_xTe的线性热膨胀系数,这对于红外探测器的制备工艺是有意义的。该类半导体的温度依赖关系类同于其它闪锌矿结构的化合物的温度依赖关系。在64K,热膨胀系数变成负值;并且除在30K以下外,热膨胀系数都不受组分影响。在30K以下,富HgTe的合金有较低的负极小值。     

Hg_(1-x)Cd_xTe的分子束外延生长及特性

在用分子束外延法(MBE)生长Hg_(1-x)Cd_xTe合金系时要特别重视这种材料的下述特性:(1) 在150℃以上,组分值x为0.2～0.3的Hg_(1-x)Cd_xTe会很快分解并变得非常不一致;(2) 汞的粘附系数很低,小于0.03;(3) 汞蒸汽压很高。由于Hg_(1-x)Cd_xTe合金系的分解速度随温度降低而快速下     

Hg_(1-x)Cd_xTe的过热电子效应

研究了组分x=0.18～0.50的N-Hg_(1-x)Cd_xTe样品在0.3～4.2K低温区和0～7T磁场强度下的过热电子效应,结果表明过热电子效应强烈依赖于样品的组份、电学参数以及材料的晶体质量。     

富碲溶液中Hg_(1-x) Cd_xTe的外延生长

本文评论用开管式水平滑移装置从富碲溶液中液相外延(LPE)生长Hg_(1-x)Cd_xTe薄膜。讨论与富碲溶液LPE生长有关的现象和相关曲线,以及在制备探测器级Hg_(1-x)Cd_xTe中所遇到的问题。本文也涉及LPE生长层的电学和光学特征。     

Hg_(1-x)Cd_xTe液相外延工艺进展

本文通过三种液相外延炉的比较以及液相外延与有机金属气相外延的比较,扼要评述了国外Hg_(1-x)Cd_xTe液相外延工艺的现状。国外研究者借鉴Ⅲ—Ⅴ族材料液相外延技术在Ⅱ—Ⅵ族材料Hg_(1-x)Cd_xTe的生长研究中作了广泛的开发性工作,取得了一批成果,使Hg_(1-x)Cd_xTe液相外延工艺初具规模。较为成功的富Te熔体滑块工艺和富Te熔体浸渍工艺有待进一步完善,提高生长条件的可控性和外延材料性能的重复性,仍然是一个长期的任务。     

绝缘体与Hg_(1-x)Cd_xTe界面特性

(Hg,Cd)Te光电器件的表面钝化工艺,特别是俘获电荷密度必须小于10~(11)cm~(-2)的长波光电二极管的有效钝化工艺,已探索了很长时间。这里存在两个难题:一是该材料对物理、化学处理的灵敏度问题,这将导致(Hg,Cd)Te表面化学配比发生变化和引起机械损伤;另一问题是它的热稳定性,这迫使我们进行低温钝化。很多资料证明,阳极化处理引起不能接受的高的固定电荷密度(～10~(12)cm~(-2)),这可能与半导体界面处发现的损伤层有关。本文简要介绍了这种或其他种类钝化剂的性质。