碲鋅鎘單晶體生長的缺陷研究.pdf

1、CdZnTe單晶體是最重要的紅外光電子材料之一，它既可用作高性能紅外探測器HgCdTe的外延襯底材料，同時也是制備高能x射線、γ射線探測器和高性能太陽能電池的重要材料.組分偏析和位錯是CdZnTe晶體的兩種主要缺陷.本文主要研究了晶體生長工藝參數(shù)對長晶過程中組分偏析和熱應(yīng)力場(位錯)的影響，探索了CdZnTe晶體的生長工藝參數(shù). 采用加速坩堝旋轉(zhuǎn)技術(shù).垂直布里奇曼(ACRT-VB)法生長了φ40的Cd<,0.96>Zn<,0.0

2、4>Te單晶體，利用紅外分光光度計測定晶片的紅外透射曲線，最大斜率切線法測定截止波長，進(jìn)而計算截止能量和該點的zn組分，繪制了晶錠軸向剖面的Zn組分等高線圖.分析結(jié)果表明，ACRT可以顯著減小晶體組分的徑向偏析，ACRT可以同時顯著改善晶體組分的軸向偏析，晶錠中部存在Zn組分軸向和徑向皆均勻的區(qū)域，約占晶錠體積的三分之一以上. 建立了垂直布里奇曼法CdZnTe單晶位錯研究的熱彈性模型，采用MSC.Marc有限元軟件模擬了晶體內(nèi)的

3、熱應(yīng)力場，研究了溫度梯度、坩堝內(nèi)壁碳膜厚度、坩堝移動速率等長晶參數(shù)對晶體內(nèi)熱應(yīng)力的影響.模擬結(jié)果表明，軸向上，晶體底部的熱應(yīng)力明顯高于晶體底部的熱應(yīng)力；徑向上，與坩堝接觸的晶錠邊緣部分的熱應(yīng)力明顯高于晶錠中心處的熱應(yīng)力；在坩堝底與坩堝側(cè)壁接觸位置處存在最大熱應(yīng)力.在爐膛溫度梯度為5K/cm～20K/cm范圍內(nèi)，爐膛溫度梯度的變化對晶體內(nèi)的熱應(yīng)力影響較為顯著，當(dāng)爐膛溫度梯度超過20K/cm繼續(xù)增加時，爐膛溫度梯度的變化對熱應(yīng)力影響較小.坩

4、堝內(nèi)壁是否鍍有碳膜顯著影響了晶錠邊緣處熱應(yīng)力的大小，碳膜厚度對晶錠軸心處的熱應(yīng)力影響較為明顯；與石英坩堝相比，用石墨坩堝生長晶體，最大熱應(yīng)力減小可達(dá)78﹪.在0.5mm/h～3mm/h范圍內(nèi)，坩堝移動速率對晶體內(nèi)的熱應(yīng)力影響甚微. 應(yīng)用Everson腐蝕劑顯示晶體內(nèi)的位錯，采用蝕坑密度法統(tǒng)計了晶體內(nèi)的位錯密度.晶片邊緣位置處的蝕坑密度大于晶片中心處的蝕坑密度；晶體底部的蝕坑密度明顯大于晶體中上部的位錯密度，其實驗結(jié)果定性地驗證了