碲鋅鎘晶體基片拋光工藝的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碲鋅鎘(CZT)晶體是一種新型三元化合物半導(dǎo)體材料，其電阻率高、原子序數(shù)大、禁帶寬度大，且隨鋅含量的不同，禁帶寬度從1.4eV(近紅外)至2.26eV(綠光)連續(xù)變化。由于其性能優(yōu)異，且不用液氮冷卻就可在室溫下工作，對(duì)X射線和γ射線能量分辨率好，可應(yīng)用于天文、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域的各種探測(cè)器和譜儀。同時(shí)它還可作為紅外探測(cè)器材料碲鎘汞(HgCdTe)的外延襯底，以及激光窗口和太陽電池等。目前，對(duì)于CZT晶體晶片的超精密加工技術(shù)，國(guó)內(nèi)外的

2、研究報(bào)道很少，尤其是對(duì)決定晶片表面最終加工質(zhì)量的超精密加工理論和關(guān)鍵技術(shù)的文獻(xiàn)根本無法查到。國(guó)外在技術(shù)上和產(chǎn)品上對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖。 本文對(duì)CZT晶片的拋光工藝和拋光機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： (1)通過試驗(yàn)分析，選用W2.5的Al2O3磨料，對(duì)CZT晶片進(jìn)行了系統(tǒng)的機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)。研究了拋光壓力、拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光液流量和磨料濃度對(duì)CZT晶片拋光效果的影響。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，用W2.5的Al2O3拋光液對(duì)C

3、ZT晶片進(jìn)行機(jī)械拋光加工時(shí)，合理選擇拋光參數(shù)，可以兼顧低表面粗糙度和高材料去除率的要求。 (2)根據(jù)CZT材料的物理化學(xué)性質(zhì)，選用硫酸、硝酸和過氧化鈉等化學(xué)試劑，以不同濃度配置了不同種類的無磨料拋光液，在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，針對(duì)CZT晶片進(jìn)行了以化學(xué)作用為主的拋光實(shí)驗(yàn)。從拋光反應(yīng)物溶解性的角度分析了拋光液的化學(xué)作用機(jī)理，研究了用不同拋光液拋光CZT晶體晶片時(shí)的表面粗糙度和材料去除率。結(jié)果表明，要高效率獲得高質(zhì)量的CZT晶片表面，拋

4、光液必須同時(shí)具備兩個(gè)特點(diǎn)：即拋光液必須和CZT晶體表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成難溶性的鈍化膜；鈍化膜的生成速度要與拋光墊摩擦去除鈍化膜的速度相平衡。 (3)在進(jìn)行CZT晶片的機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)及其拋光液化學(xué)作用研究的基礎(chǔ)上，選用納米級(jí)SiO2磨粒和化學(xué)試劑硝酸為主要成分配制成的專用拋光液，對(duì)CZT晶片的化學(xué)機(jī)械拋光工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明，化學(xué)機(jī)械拋光工藝可以滿足CZT晶片實(shí)際生產(chǎn)的要求，是一種較為理想的加工工藝。選用合理的拋光工藝