溶剂熔区移动法制备Cd0.9Zn0.1Te晶体及性能研究

用溶剂熔区移动法制备了掺In的Cd0.9Zn01Te晶体,晶体生长温度800℃,温度梯度为20℃/cm,生长速度0.4 mm/h.测试了晶体的Te夹杂情况、红外透过率图谱、Ⅰ～Ⅴ特性曲线和PICTS特性,并以1115℃下用VB法生长的掺In的Cd0.9Zn0.1Te晶体做为参照,对比了两者性能.结果表明,溶剂熔区移动法制备的晶体Te夹杂的密度和体积百分比比VB法晶片低,但是Te夹杂的尺寸要比VB法晶体大;溶剂熔区移动法晶体的红外透过率比VB法晶体高;溶剂熔区移动法晶体电阻率比VB法晶体高了一个数量级;PICTS测试发现,溶剂熔区移动法晶体内主要的缺陷密度低于VB法晶体.     

Te溶剂-Bridgman法Cd0.9Mn0.1Te晶体生长习性研究

采用Te溶剂-Bridgman法生长了尺寸为φ30 mm× 60 mm的Cd0.9Mn0.1Te:In晶锭,通过淬火得到了生长界面形貌.测试了晶片在近红外波段的透过率和电阻;采用化学腐蚀的方法观察了晶片中位错,Te夹杂和孪晶界;采用光学显微镜和红外成像显微镜观察了生长界面处附近的形貌.测试结果表明,晶锭中部结晶质量较好的晶片红外透过率达到60％,电阻率达到2.828×1011Ω · cm.位错密度在106 cm-2数量级,Te夹杂密度为1.9×104 cm-2,同时孪晶密度明显低于Bridgman法生长的晶锭.生长界面宏观形貌平整,呈现微凹界面.但由于淬火过程的快速生长,界面微观形貌发生变化,呈现不规则界面,并在界面附近形成富Te相的包裹.     

稀释磁性半导体Cd0.9Mn0.1Te晶体的退火改性

运用缺陷化学原理近似计算了Cd0.9Mn0.1Te晶体的点缺陷浓度,得到了晶体成分与理想化学计量比偏离最小时的退火条件.利用该退火条件,指导了Cd0.9Mn0.1Te晶体的两温区退火实验,并分析了退火对晶片性能的影响.结果表明:在973 K,Cd气氛下对Cd0.9Mn0.1Te晶片退火140 h后,晶片(111)面的X射线回摆曲线的FWHM值由退火前的168.8' 降至108',红外透过率由退火前48;提升到64;,接近晶体的理论透过率,电阻率也由退火前的2.643×105 Ω·cm提高到4.49×106 Ω·cm.由此可见,对生长态的Cd0.9Mn0.1Te晶体进行退火实验能提高晶体的结晶质量,补偿晶体的Cd空位点缺陷,使晶体成分接近理想的化学计量比.     

垂直Bridgman法生长Cd1-XMnxTe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Φ30 mm×130mm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104～105 cm-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.     

ITO玻璃衬底上生长的Zn0.9Mg0.1S多晶薄膜特性研究

以ZnS和Mg粉末为原料,采用真空蒸镀技术在ITO玻璃上成功地制备了宽禁带三元化合物Zn0.9Mg0.1S多晶薄膜.原子力显微镜和X射线衍射研究表明:薄膜生长形貌和结晶性能良好,为择优取向的立方闪锌矿结构,晶粒直径约20nm,薄膜的X射线衍射峰较之ZnS的衍射峰向大角度方向移动了0.46°;室温下的拉曼谱峰相对于ZnS的拉曼谱峰出现蓝移,且347.67cm-1谱峰比较强;光致发光谱显示,Zn0.9Mg0.1S薄膜在410nm处有一个较强的发光峰.良好的结晶质量和发光特性为开发多功能材料和器件提供了可能性.     

ACRT-Te溶剂法生长的ZnTe∶Cr晶体的光谱性能

采用改进的ACRT-Te溶剂法制备了ZnTe∶ Cr晶体,并对晶体的光谱特性进行了表征.紫外-可见-近红外透过光谱分析表明,晶体在800 nm和1790 nm处出现了与Cr2+有关的强吸收,并在570 ～ 750 nm范围内存在与Zn空位有关的吸收.低温光致发光(PL)谱分析表明,晶体在530 nm附近和595 ～ 630 nm之间出现近带边(NBE)发射和自激活(SA)发射.进一步分析表明,NBE发射由受主束缚激子(A1,X)峰、电子-受主对(e,A)峰和施主-受主对(DAP)发光峰组成.利用Arrhenius公式对变温PL谱上的NBE峰进行拟合,得出样品在低温(＜50 K)和高温(＞50 K)时的热猝灭激活能分别为3.87 meV和59.53 meV.红外荧光谱分析表明,ZnTe∶ Cr晶体的室温荧光发射带为2～2.6 μm,荧光寿命为1.0 ×10-6s.     

Te溶剂Bridgman法CdMnTe晶体核辐射探测器的制备和表征

碲锰镉(CdMnTe)作为性能优异的室温核辐射探测器材料,可用于环境监测和工业无损检测领域。本文中采用Te溶剂Bridgman法生长In掺杂Cd_0.9Mn_0.1Te晶体,制备成10 mm×10 mm×2 mm大小的室温单平面探测器,研究了该探测器对²⁴¹Am@59.5 keV γ射线源的能谱响应。通过表征红外透过率、电阻率以及探测器能谱响应等参数,综合评定了探测器用CdMnTe晶体的质量、电学和探测器性能。结果表明,晶片的红外透过率均在55%以上,最好可达到60%。采用湿法钝化,100 V偏压下的漏电流由钝化前的9.48 nA降为钝化后的7.90 nA,钝化后的电阻率为2.832×10¹⁰ Ω·cm。在-400 V反向偏压下,CdMnTe探测器对²⁴¹Am@59.5 keV γ射线源的能量分辨率在钝化前后分别为13.53%和12.51%,钝化后的电子迁移率寿命积为1.049×10^-3 cm²/V。研究了探测器的能量分辨率随电压的变化特性,当偏压≤400 V时,探测器的能量分辨率主要由载流子的收集效率决定,而当偏压>400 V时,能量分辨率由漏电流决定。本文研究结果表明,Te溶剂Bridgman法生长的CdMnTe晶体质量较好,电阻率和电子迁移率寿命积满足探测器制备需求。     

In掺杂对MVB-Te溶剂法生长的ZnTe晶体光电性能的影响

采用Te溶剂结合改进的垂直布里奇曼法(MVB)制备了In:ZnTe与ZnTe晶体,并对晶体的光学与电学特性进行了表征.通过红外透过显微成像技术观察了In:ZnTe与ZnTe中的Te夹杂并进行了统计分析,发现In掺杂未对ZnTe中的Te夹杂的分布和尺寸产生显著影响.红外透过光谱分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体的红外透过率曲线均表现出平直的趋势,且其平均透过率基本相等,约为60;,进一步表明In的掺入并未导致严重的晶格和杂质吸收.然而,Ⅰ-Ⅴ测试分析发现,In掺杂使得ZnTe晶体的电阻率提高了5个数量级.同时Hall测试分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体均为p型导电,In掺杂很大程度上补偿了晶体中的Vzn,使得晶体中的载流子浓度降低了4个数量级.对比了两种晶体的紫外-可见-近红外透过光谱,可以观察到,In掺杂使ZnTe的吸收边从550 nm红移到560nm,这可能是由于In掺杂引入的浅能级导致的吸收边带尾现象造成的.     

移动加热器法生长CdMnTe晶体的性能研究

采用垂直布里奇曼法(VB)生长CdMnTe晶体,由于生长温度高、堆垛层错能低、热应力大等因素,晶体中存在大量孪晶、杂质、夹杂相等,限制其在核辐射探测器方面的应用.为了提高晶体的质量,本文采用移动加热器法(travelling heater method,THM)生长CdMnTe晶体,对该方法生长的晶体中Mn的轴向分布、杂质浓度、Te夹杂和电学性能进行测试分析,并与VB法生长的晶体作对比.结果表明THM法生长的CdMnTe晶体中Mn的轴向分布均匀,杂质浓度低于VB法制得的晶体,Te夹杂的尺寸5～25 μm,浓度105 cm-3,电阻率为109～1010Ω·cm,导电类型为弱n型,制备的探测器在室温下对241Am放射源有能谱响应.实验表明THM法生长的CMT晶体在晶体质量和电学性能方面明显优于VB法.     

高温垂直Bridgman法生长Zn1-xMgxTe晶体

采用高温垂直Bridgman法,以ZnTe(5N)、Mg(5N)和Te(7N)为初始原料,在高温下成功生长出了尺寸为φ15mm×50 mm的Zn1-xMgxTe晶体.分别采用X射线衍射、紫外可见分光光度计和红外光谱仪研究了晶体的结构及光学性质,通过PL谱和化学腐蚀的方法分析了晶体的结晶质量.结果表明:所生长的晶体具有立方相结构,晶格常数为0.61585 nm,略大于ZnTe晶格常数,晶锭中质量最好部分的晶片红外和紫外透过率接近60;,室温下其禁带宽度约为2.37 eV.77 K温度下,PL谱中存在A和B两个主要的发光带,位错腐蚀坑密度在105 cm-2数量级.