大尺寸Cd-,1-x-Zn-,x-Te晶體籽晶垂直布里奇曼法生長技術與性能表征.pdf

1、Cd<,1.x>Zn<,x>Te(CZT)晶體是迄今制造室溫X射線及γ射線探測器最為理想的半導體材料，同時也是外延生長紅外探測器材料HgCdTe的最佳襯底材料。而獲得大尺寸的CZT單晶則成為目前研究的熱點。本文主要研究了籽晶垂直布里奇曼(VB)法生長大尺寸CZT晶體的工藝，并對所生長晶體進行了性能表征。 首先通過對籽晶法生長進行理論分析，選擇了<211>和<111>晶向的籽晶的’B面為生長晶面，并進行了籽晶加工。采用同質籽晶并通

2、過Cd補償以及In摻雜工藝生長了直徑60mm，長約140mm單晶體積超過200cm<'3>的Cd<,0.9>Zn<,0.1>Te晶錠(CZTl)。為了解決晶體生長中熔體需要過熱的問題，實驗采用了高熔點的Cd<,0.9>Zn<,0.1>Te籽晶生長低熔點Cd<,0.96>Zn<,0.04>Te的方法生長了晶錠(CZT2)，其單晶體積超過100cm<'3>。 測試了晶錠頭部、中部和尾部晶片的X射線雙晶搖擺曲線，并結合實際生長條件，分

3、析了造成半峰寬(FWHM)差異的原因。利用近紅外透過光譜，無損、方便、快捷的測試了CZT晶片中的Zn含量，找出了Zn在CZT晶體生長過程中的偏析規(guī)律，并確定了其分凝因數(shù)約為1.30。結果還表明徑向成分波動較小，說明生長過程中液/固界面較平整。 分析了晶錠CZTl頭部、中部和尾部晶片的紅外透過率，發(fā)現(xiàn)其光譜形狀相似，在波數(shù)2000cm<'-1>～4000cm<'-1>范圍內平直且較高，而從2000cm<'-1>到500cm<'-1

4、>隨波數(shù)的減小透過率均急速下降至零。分析認為這是由于In的摻入造成大量淺能級的復合體，降低了紅外透過率造成的。對于晶錠CZT2，其各部位晶片在500cm<'-1>～4000cm<'-1>范圍內的紅外透過率均較高且平直。 對比了10K下晶錠CZTl頭部和尾部晶片的PL譜，發(fā)現(xiàn)晶錠頭部的Cd空位(Vca)濃度較大，而晶錠尾部In施主較好的補償了晶體中的VCd。 采用Agilent 4155C測試了經NH<,4>F/H<,2>