溶液法制备CdZnTe晶体中Te夹杂相分析
CdZnTe核辐射探测器的制备
研究和核探测领域 中的需要 ， 我们对 Ｃ Ｔ 和 ｄｅ Ｃ Ｚ Ｔ 材料进行 了有机 、 机试剂清洗 和化 ｄｎ ｅ 无 学抛光腐蚀试验 ， 采用 国产 的碲锌镉材料制备 出了 Ｃ Ｚ Ｔ 核辐射探测器 。 ｄｎ ｅ
收稿 日期 ：０ ７０ —９ ２０ －６２
作者简介 ： 王柱 生 （９５ ）男 ， 肃天 水 人 ， 国 １５ 年 ， 甘 中 科学院近代物理研究所高级工程师从 事半导体辐射 探测器的研制工作 。
拉制 出了高质 量 的 Ｃ Ｔ ｄ ｅ和 Ｃ Ｚ Ｔ 单 晶材 ｄｎ ｅ 料 。Ｃ Ｔ ｄ ｅ材 料 具 有 禁 带 宽 度 大 （ ｇ一 １ Ｅ ． ４ｅ ）原子序数 Ｚ为 Ｃ 一５ 、 ｅ ８有效原 ４Ｖ ， ｄ ２Ｔ ＝４ ，
子 序 数 Ｚ为 ５ ， 度 ５ ８ｇ ｃ 。而 碲 锌 镉 Ｏ密 ． ５ ／ｍ２
试结果 。对 ａ 带电粒子 Ｔｈ－／６ ０ Ｍｅ ８ ７Ｍｅ ） ＷＨＭ＝２ ０ 、 １ ｍ （ ． ８ Ｍｅ Ｆ ｅ （．４ Ｖ、． ８ Ｖ Ｆ ｃ ． ２ Ａ ４ ５ ４ ６ Ｖ） ＷＨＭ＝２ ．
３ ， ｓ ” Ｃ 低能 ７ ６ ２ ｅ Ｆ （ ６ ｋＶ） ＷＨＭ＝９ ７ 和。 ｉ１４ ． ｋ Ｖ、７ ． ｋ Ｖ） ． Ｂ（Ｏ ８ １ ｅ ９５ ６ ｅ 内转换 电子所 测定 的能谱 。 关键 词 ：Ａ ｎ ￣核辐射探测器 ； Ｃ Ｚ Ｔｅ 能量分辨率 中图分类 号 ： Ｔ ８ ４ Ｌ １ 文献标识 码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ５ —９４ ２０ ） ４０ ６—３ ２８０ ８ （０ ８ ０ —７ ４０
（ ｄ ｎ ） ｇ ． ｅ 原 子 序数 Ｚ Ｃ 一５ 、 ｎ Ｃ Ｚ ＴｅＥ ＝１ ６ Ｖ， （ ｄ ２Ｚ
一３ 、 ＝４ 、密 度 ５ ８ｇ ｃ ， 比而言禁 带 ０ Ｔｅ ８ ） ． １ ／ｍａ相 宽 度更 宽 ， 子 序 数 Ｚ大 ， 一 种 性 能 优 异 的 原 是 三元 化 合 物半 导 体 室 温 核 辐射 探 测 器 材料 ， 具
勾形磁场对分离结晶法生长CdZnTe晶体过程中液层热毛细-浮力对流的影响
勾形磁场对分离结晶法生长CdZnTe晶体过程中液层热毛细-
浮力对流的影响
彭岚;龚欢;张全壮
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2014(43)11
【摘要】借助数值模拟手段研究了常重力条件下分离结晶法生长Cd Zn Te晶体过程中液层热毛细-浮力对流,探讨了不同勾形磁场强度和狭缝宽度对流动的影响。
计算选取液层的高径比A为1,狭缝宽度S分别为0.05、0.075以及0.1,磁场Hartmann数分别为45、90及135。
结果表明:勾形磁场能够对液层内热毛细-浮力对流起到抑制的作用,且随着磁场强度的增加,流动失稳的临界Marangoni数增大;随着狭缝宽度S的增大,液层内部流动减弱。
【总页数】8页(P2772-2779)
【关键词】分离结晶;热毛细-浮力对流;勾形磁场;CdZnTe晶体
【作者】彭岚;龚欢;张全壮
【作者单位】重庆大学动力工程学院低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400044
【正文语种】中文
【中图分类】O782
【相关文献】
1.勾形磁场作用下分离结晶中熔体热毛细对流的数值模拟 [J], 彭岚;龚欢;李友荣;屠竞毅;于鑫
2.几何因素和轴向磁场对分离结晶过程中熔体浮力-热毛细对流的影响 [J], 李震;彭岚;李友荣
3.液层厚度对浮力-热毛细对流面型的影响 [J], 段俐;康琦;胡文瑞
4.几何因素和轴向磁场对分离结晶过程中熔体浮力-热毛细对流的影响 [J], 李震;彭岚;李友荣;
5.横向磁场下环形液池热毛细-浮力对流 [J], 吕海慧;王霞;阳宏;闵中强
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室温辐射探测器用CdZnTe晶体生长及其器件制备
室温辐射探测器用CdZnTe晶体生长及其器件制备王涛;徐亚东;查钢强;刘伟华;徐凌燕;白旭旭;傅莉;介万奇【期刊名称】《机械科学与技术》【年(卷),期】2010(029)004【摘要】采用改进的垂直布里奇曼法生长了直径为60 mm的碲锌镉晶体,晶体利用率达到70%以上.晶体中Te沉淀/夹杂密度小于1×10~(-3) cm~2,电阻率达到4×10~(10)Ω·cm.利用得到的晶体制备了平面型单元探测器,测量了对不同能量射线的分辨率,其中对~(241)Amγ能谱的分辨率达到4.7%,对~(137)Cs能谱的分辨率为4.2%.采用Hecht公式对探测器收集效率与偏压的关系进行了拟合,得到电子的迁移率与寿命乘积值达到2.3×10~(-3)cm~2/V.【总页数】5页(P546-550)【作者】王涛;徐亚东;查钢强;刘伟华;徐凌燕;白旭旭;傅莉;介万奇【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TL814;TN304.2+5【相关文献】1.室温核辐射探测材料PbI2晶体生长及退火改性研究 [J], 刘静;张羽2.CdZnTe核辐射探测器材料与器件研究进展 [J], 李万万;桑文斌;王昆黍;闵嘉华;张斌3.室温核辐射探测器用碲锌镉晶体生长研究进展 [J], 杨帆;王涛;周伯儒;席守智;查钢强;介万奇4.温度梯度对核辐射探测器用PbI_2晶体生长影响研究 [J], 刘静;张羽5.室温CdZnTe核辐射探测器研究进展 [J], 李霞;褚君浩;李陇遐;戴宁;孙璟兰;张福甲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
碲锌镉_碲化镉_概述及解释说明
碲锌镉碲化镉概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对碲锌镉（CdZnTe）和碲化镉（CdTe）这两种材料进行综述和解释说明。
碲锌镉是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用领域，尤其在电子器件制造、医学影像和核辐射检测领域中具有重要作用。
同时，本文也将详细讨论了碲化镉的定义、结构以及其在电子器件中的应用。
1.2 文章结构本文将按照以下顺序来展开对碲锌镉和碲化镉的概述和解释说明：第一部分是引言，介绍文章的主题、目的以及整体结构安排；第二部分将对碲锌镉进行全面而深入地概述，包括其定义、性质以及应用领域；第三部分将集中讨论碲化镉的解释说明，包括其定义、结构、制备方法和工艺，以及在电子器件中的应用；最后一部分是结论，对碲锌镉和碲化镉进行总结，并展望未来发展趋势，并提出相关研究建议或改进措施等内容。
1.3 目的本文旨在提供关于碲锌镉和碲化镉的全面且深入的解释说明，从而帮助读者更好地理解这两种材料的定义、性质、应用以及制备方法。
同时，通过对未来发展趋势的展望和研究建议的提出，鼓励进一步探索和利用碲锌镉和碲化镉在各个领域中的潜力。
2. 碲锌镉的概述2.1 碲锌镉的定义碲锌镉（CZT）是一种重要的半导体材料，由碲、锌和镉元素组成。
它具有独特的晶体结构和物理化学性质，使得它在电子器件领域展现出极高的应用价值。
2.2 碲锌镉的性质碲锌镉具有多种优异性能。
首先，它是一种直接带隙半导体材料，其能隙约为1.44 eV至2.25 eV之间，可以通过控制配比实现不同带隙能量。
其次，碲锌镉具有较高的载流子迁移率和较低的雪崩倍增因子，这使得它在高速电子传输和辐射探测等方面表现出色。
此外，碲锌镉还具有较高的工作温度范围（室温至数百摄氏度），对辐射环境具有良好的适应性，并且对光谱响应范围广泛。
2.3 碲锌镉的应用领域由于碲锌镉独特的性质，它在众多领域具有广泛的应用。
首先，碲锌镉被广泛应用于高能物理实验和核医学领域中的辐射探测器件制造。
CdZnTe 像素探测器的制备与表征
CdZnTe 像素探测器的制备与表征王闯;查钢强;齐阳;郭榕榕;王光祺;介万奇【摘要】本文采用CdZnTe单晶制成像素探测器，并对其能谱响应特性及均匀性进行了系统表征。
通过I‐V和能谱响应测试，测定了晶体的电阻率和载流子迁移率与寿命的积，并用红外透过显微成像观察了晶体内Te夹杂的分布特性。
采用光刻、剥离和真空蒸镀技术，在CdZnTe晶片上制备了8×8的像素电极，用丝网印刷和贴片技术通过导电银胶实现像素电极与读出电路的准确连接，制备出CdZnTe像素探测器。
对像素探测器的测试表明，－300 V下单像素最大漏电流小于0.7 nA ，对241 Am 59.5 keV的能量分辨率可达5.6％，优于平面探测器。
进一步分析了晶体内Te夹杂等缺陷对探测器漏电流和能谱响应特性的影响规律，结果表明，Te 夹杂的聚集会显著增加漏电流，并降低探测器的能量分辨率。
%The CdZnTe single crystal was fabricated into a pixel detector and its energy spectroscopic response and uniformity were systematically characterized .The resistivity and product of carrier mobility and lifetime were calculated by I‐V and energy spectro‐scopic response test .The distribution of Te inclusions was observed with IR transmis‐sion imaging .A 8 × 8 pixel electrode was fabricated employing photolithography ,lift‐off and electrode deposition techniques .Then ,the detector was bonded tothe readout PCB board with conductive silver adhesives using stencil printing and patching techniques .The tes‐ting results show that the maximum leakage current of single pixel is less than 0.7 nA .The energy resolution for 241 Am 59.5 keV is up to 5.6% ,which is better than that of planar detec‐tor .The analysis of the influence of Te inclusions on leakagecurrent and energy spectroscopic response predicts that the aggregation of Te inclusions will increase the leakage current and in consequence reduce the energy resolution of the detector .【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】5页(P1320-1324)【关键词】CdZnTe;像素探测器;能量分辨率【作者】王闯;查钢强;齐阳;郭榕榕;王光祺;介万奇【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072;陕西迪泰克新材料有限公司，陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TL814CdZnTe(CZT)是一性能优异的室温核辐射探测材料[1]，具有原子序数高、禁带宽度较大，并可在室温下工作的特点。
【最新精选】溶液法晶体生长
溶液法晶体生长技术专业：材料学姓名：贾进前学号：21111711031摘要：在本篇论文中讲述了溶液法晶体生长的基本原理以及溶液法应用技术的最新发展。
溶液法在发展中出现了许多新技术，有高温溶液法、助溶剂法、水热法、液相电沉积法以及其他的一些方法，并且利用这些方法，一些研究者做了一系列的实验并取得了一些成果。
关键词：溶液法，高温溶液法，助溶剂法，水热法，液相电沉积法引言：在现在的高科技领域中，晶体在科学技术中有十分重要的用途，在基础研究方面单晶体主要用于晶体结构测定及性质研究，这部分晶体尺寸较小，它们是实验室进行探索性研究过程中合成的；而大尺寸的晶体作为重要材料用于高科技领域，它们是通过专门技术生长出来的。
大多数的分子容易生长晶体，如何控制生长过程以获得具有大尺寸、高纯度和无缺陷等特征的高质量晶体是我们所面临的挑战。
晶体可以从气相、液相和固相中生长，不同的晶体又有着不同的生长方法和生长条件，加上应用对晶体质量及形貌要求有时不同，如单晶纤维、薄膜单晶和大尺寸晶体分别用于不同的目的，这导致了单晶生长方法和技术的多样性。
在所有生长技术中，以液相生长（溶液和熔体生长）应用最为广泛，以气相生长发展最快。
晶体生长的技术是相互渗透，不断改进和发展的。
一种晶体选择何种技术生长，取决于晶体的物化性质和应用要求。
有的晶体只能用特定的技术生长；有的晶体则可以采用不同的方法生长，选择一般原则为：有利于提高晶体的完整性，严格控制晶体中的杂质和缺陷；有利于提高晶体的利用率，降低成本；有利于晶体的加工和器件化；有利于晶体生长的重复性和产业化。
综合考虑上诉因素，每一种晶体都应有一种较为合适的生长方法。
溶液法作为一种最古老的方法，得到了最广泛的应用。
1 溶液法晶体生长的基本原理溶液法晶体生长是首先将晶体的组成元素（溶质）溶解在另一溶液（溶剂）中，然后通过改变温度、蒸汽压等状态参数，获得过饱和溶液，最后使溶质从溶液中析出，形成晶体的方法。
cdznte晶片的raman光谱研究_曾冬梅.pdf
2实 验
实验所用 CZT 晶体采用改进布里奇曼法生长, 原料为 7N 的 T e、Cd和 Zn, 组分为 Cd0. 9 Zn0. 1 T e。晶锭沿
Abstract: T he effects of surface treatm en ts, laser pow er and w ave length changes on Ram an spectrum o f CdZnT e wa fers w ere studied. T he experim ent show s that m echan ical po lishing, Br-M eOH so lut ion and B r-M eOH + KOH /M eOH so lution treatm en t can lead to the changes o f lattice perfection of CdZnT e w afer surface, wh ich m ake Ram an spectrum exhibit greater variation. Ram an sca ttering spectra o f CdZnT e w afers w ere also d ifferent at 514. 5 nm, 632. 8 nm and 785 nm laser excitation w aveleng ths, and Ram an scatter ing spectra o f basic phonon v ibrations from CdZnT e w afer w ere subm ergence by the fluorescence signa ls in range 100-200 cm-1. w e should choose low er pow er of laser w hen Ram an spectra o f CdZnT e w afer w ere m easured. K ey w ord s: CdZnT e; Ram an spectrum; surface treatm en;t laser pow er
CdZnTe晶体热处理诱生的层错研究
Ｃ Ｚ Ｔｅ以后 ， 基 体 Ｃ Ｔ ｄｎ 与 ｄ ｅ之 间产 生 很 大 的应 力 ， 而 形成 的裂纹 。同时 ， ｌｍ 等［ 还 发现 ， 火 晶体表 面 Ａｓ ａ ７ 退 与基 体 间产生 的应 力 已足 以使 晶体表 面发 生宏 观可 测 的弯 曲 。但 是 他们 都 没有解 释 为什 么这种 “ 纹” 以 裂 会
非常规 则 的排列 方式 出现 。另 外 ， 根据他 们 的描 述 ， 这
目前对 碲锌镉 晶体 的缺 陷研究 主要 集 中在 晶体 的 点 缺 陷、 缺 陷（ 错 ） 体 缺 陷 （ 种 沉 淀相 ） ， 线 位 、 各 上 而对 面缺陷 ， 如层错 研 究 的很 少 。人 们 早 巳对 金 刚 石 结 构 的硅 、 等材料 中 的生长层 错 、 延 层错 及热 处 理诱 生 锗 外 的层错做 了系统 的研究 ｎ 。李全 葆 等 也用 金 相显微 ］ 镜观察 到 Ｈｇ ｄ 晶体 中的层 错 ， 仍 然 没 有 见到 对 Ｃ Ｔｅ 但 碲锌 镉 晶体 层错结 构 的相 关 报道 。本 文仅 对碲 锌镉 晶
Ｃ Ｔｅ ｄ 弱键 的存 在 ， 易 产 生 多 种 晶 体 缺 陷 ， 如 ： ｄ 容 例 Ｃ 空位 、 ｄ间隙原 子 、 Ｃ 位错 、 错 和孪 晶等 。这些 缺 陷对 层 碲锌镉 晶体的性 能和外 延碲 镉汞 薄膜 材料 的性能 都 有 直接影 响 。因此 ， 缺 陷 的 分 析 是研 究 碲 锌 镉 晶 体 材 对
镉 晶 片（ １ ） １ １ 晶面 上 用 扫 描 电镜 观察 到 的蚀 坑 照 片 。
可 以看 出 ， 腐 蚀 坑 呈 条 状 ， 有 条 状 蚀 坑 只 有 ３种 取 腐 所
向， 而且这 ３个方 向互 成 １ ０ （ ６ 。夹 角 。有 的条状 ２ 。或 ０） 蚀坑很 长 ， 本 贯穿 整个 晶 片表面 ， 的条状 蚀坑 首尾 基 有 相 连 ， 成“ 角形 ” 构 三 的腐 蚀 图形 ， 整个腐 蚀 面看起 来 非
近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究
近空间升华法制备CdZnTe外延厚膜及其性能研究蔺云;介万奇;查钢强;张昊;周岩;汤三奇;李嘉伟【摘要】采用近空间升华法在 GaAs (100)衬底上外延生长CdZnTe 单晶厚膜,用化学腐蚀的方法去除掉GaAs(100)衬底后,对CdZnTe 外延膜上、下表面的形貌、成分、结构以及电学性能进行了表征分析。
SEM和EDS 的结果表明,CdZnTe 外延膜表面平滑致密且膜中成分分布较均匀；红外透过成像分析的结果表明, CdZnTe厚膜中无明显的 Te 夹杂相；X 射线摇摆曲线、PL 谱的结果表明,随着薄膜厚度的增加,CdZnTe外延膜中的晶体缺陷减少,应变弛豫,结晶质量提高,通过增加膜厚可以获得高质量的 CdZnTe 外延膜；电学测试表明,CZT外延膜的电阻率在1010Ω·cm数量级,且具有较好的光电响应特性,可用于高能射线探测。
%The close space sublimation method was used for the epitaxial growth of thick CdZnTe single crystal films for high-energy radiation detectors.High quality CdZnTe epilayers had been successfully grown on aGaAs(100)substrate by CSS method.Crystalline quality of the upper and lower surfaces of the epilayer was as-sessed from X-ray rocking curve measurements and photoluminescence(PL)spectra afterGaAs(100)substrate had been removed by Chemical etching.The density of defects in the epilayer decreases with increasing the thickness,which suggests that the high-quality epilayer can be obtained by increasing the thickness.No Te in-clusions in the CdZnTe films grown on GaAs(100)were observed with IR transmission imaging.The film resis-tivity was in the order of 1010 Ω·cm,which shows a good photoelectric property.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】4页(P10072-10075)【关键词】近空间升华法;CdZnTe外延厚膜;PL谱;应变弛豫【作者】蔺云;介万奇;查钢强;张昊;周岩;汤三奇;李嘉伟【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TB341 引言CdZnTe外延厚膜因其可替代CdZnTe体单晶来制备室温X射线、γ射线探测器，而受到越来越多的关注［1］。
碲锌镉晶体中微观缺陷分析
碲锌镉晶体中微观缺陷分析范叶霞;徐强强;吴卿【摘要】碲锌镉晶体(CdZnTe)是一种性能优异的红外焦平面探测器衬底材料,其质量的优劣将直接影响外延层的结构与性能,而晶体中的微观缺陷常常是影响衬底材料质量的主要因素之一.本文采用红外透射显微镜、金相显微镜、X射线形貌仪、扫描电镜、白光干涉仪等仪器系统地检测和研究了碲锌镉晶体中存在的微观缺陷.研究发现碲锌镉晶体样品中主要存在层错、孪晶界和包裹物等微观缺陷,结合晶体缺陷理论详细地分析了碲锌镉晶体中微观缺陷的形成机制.%Cadmium zinc telluride crystals (CdZnTe) are widely used as promising substrates for growing epitaxial layers of infrared focal plane detector arrays. The structure and performance of these layers depend on the quality of the CdZnTe substrate. Microdefects in the CdZnTe crystals are thus important factors that affect the quality of the substrate material. In this paper, the defects in CdZnTe samples are studied using infrared transmission microscopy, metallographic microscopy, X-ray topography, scanning electron microscopy(SEM) with EDAX energy spectroscopy, and white interferometry. It found that stacking faults, inclusions, and twinning are present in the CdZnTe crystals. The formation mechanisms of the CdZnTe crystals are analyzed in detail, according to the crystal defect theory.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2017(039)008【总页数】6页(P694-699)【关键词】碲锌镉晶体;微观缺陷;层错;包裹物;孪晶【作者】范叶霞;徐强强;吴卿【作者单位】华北光电技术研究所,北京 100015;华北光电技术研究所,北京100015;华北光电技术研究所,北京 100015【正文语种】中文【中图分类】TN304.2碲锌镉晶体（Cd1－xZnxTe）是一种性能优异的红外焦平面探测器衬底材料，其质量的优劣将直接影响外延层的结构与性能，而晶体中的微观缺陷常常是影响衬底材料质量的主要因素之一[1-3]。
碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究
第53卷第4期2024年4月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.4April,2024碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究曹㊀聪,刘江高,范叶霞,李振兴,周振奇,马启司,牛佳佳(华北光电技术研究所,北京㊀100015)摘要:碲锌镉晶体被广泛用作红外探测器碲镉汞薄膜的外延衬底和制造室温核辐射探测器㊂在晶体生长过程中,界面形状与热量传输状态密切相关㊂本文结合数值模拟技术控制碲锌镉晶体生长过程中温度场分布,设计了垂直布里奇曼法和垂直温度梯度凝固法微凸固液界面的晶体生长程序,并根据实际晶体生长实验,分析了晶体生长方法差异与碲锌镉晶体单晶率之间的关系㊂通过光致发光谱进行成分测试获得了碲锌镉晶体等径段纵截面中Zn 值分布谱图,以研究固液界面温度场分布与晶体Zn 值宏观偏析之间的关系㊂结果表明,在晶体生长过程中固液界面两侧温场梯度分布对界面的形状选择和稳定性有重要影响,更大的固相侧温度梯度有助于实现稳定的凸界面晶体生长,从而提高晶体成晶率㊂关键词:碲锌镉晶体;数值模拟;晶体生长;界面形状;界面稳定性;宏观偏析中图分类号:O78㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2024)04-0641-08Relationship Between Temperature Gradient and Interfacial Shape Stability of CZT Crystal GrowthCAO Cong ,LIU Jianggao ,FAN Yexia ,LI Zhenxing ,ZHOU Zhenqi ,MA Qisi ,NIU Jiajia (North China Research Institute of Electro-Optic,Beijing 100015,China)Abstract :CdZnTe crystals are widely used as epitaxial substrates for HgCdTe thin films for infrared detectors and in the fabrication of room temperature nuclear radiation detectors.During crystal growth,the interface shape is closely related to the heat bined with the numerical simulation technique to control the temperature field distribution during CdZnTe crystal growth,the crystal growth procedure of micro-convex solidification interface by vertical Bridgman method and vertical gradient freeze method were designed,and the single crystal rate of CdZnTe crystals was analyzed according to the actual crystal growth experiments.The distribution spectrum of Zn components in the longitudinal section of CdZnTe crystals with equal diameters was obtained by photoluminescence spectroscopy for compositional testing in order to investigate the relationship between the temperature field distribution at the solid-liquid interface and the macroscopic segregation behavior of Zn components.It is found that the temperature gradient distribution on both sides of the solid-liquid interface significantly influences the shape selection and stability of the solidification interface during the crystal growth process,and a larger temperature gradient on the solid-phase side contributes helps to achieve stable crystal growth at the convex interface,thereby increasing the likelihood of growing single crystals.Key words :CZT crystal;numerical modeling;crystal growth;interface shape;interface stability;macro-segregation㊀㊀收稿日期:2023-11-06㊀㊀作者简介:曹㊀聪(1996 ),男,山西省人,硕士,工程师㊂E-mail:823225663@0㊀引㊀㊀言碲锌镉材料由于具有较宽的禁带㊁较高的红外透过率㊁优良的载流子传输特性,以及易于调控晶格常数[1]等特点,非常适合作为辐射探测器用材料以及红外探测器用衬底材料㊂然而,其低的热导率㊁易于形成缺陷的特征,使得制备高成分均匀性㊁低缺陷密度的碲锌镉材料非常困难[2-3]㊂642㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷在晶体生长过程中,界面形状的演化进程与热量传输密切相关,同时界面形状演化又会对晶体生长过程中成分分布形成影响㊂当前,通过数值模拟技术已经可以实现晶体生长界面形状预测,来指导实现凸界面晶体生长㊂然而,在实际晶体生长过程,高单晶率碲锌镉晶体生长重复性较低㊂为改善界面形态获得低夹杂密度的碲锌镉晶体,Liang等[4]通过设置回熔生长工艺,改善了垂直布里奇曼(vertical bridgman,VB)法晶体生长中等径段初始阶段的界面波动现象,获得了微凸的生长界面,抑制了Te夹杂物的形成㊂Zhang等[5]开发了一种瞬态耦合模型,研究碲锌镉晶体生长过程中的Zn元素异常偏析,发现Zn元素的偏析与晶体生长过程中的流场和固液界面的推进速度密切相关㊂Xu等[6]研究了VB法碲锌镉晶体生长中孪晶和夹杂物分布与生长固液界面关系,认为晶体生长过程中固液界面剧烈波动与Zn元素的异常分布,以及大尺寸夹杂物的形成密切相关㊂Divecha等[7]在垂直梯度凝固(vertical gradient freeze,VGF)法中加入坩埚加速旋转技术(accelerated crucible rotation technique,ACRT),发现通过ACRT改善熔体成分均匀性或提高界面稳定性均有利于抑制大尺寸夹杂物缺陷的形成㊂Zhou等[8]在移动加热器法(travelling heater method,THM)中加入ACRT,发现坩埚在不同速率的旋转下,可以实现不同界面形状的调控,从而改善碲锌镉晶体中的夹杂物体积和分布状态,为碲锌镉晶体质量改善提供了新思路㊂Ünal等[9]研究了THM晶体生长结束时的界面不稳定现象与晶体质量变化的关系,认为晶体尾端的夹杂物形成与晶体生长界面的不稳定现象密切相关㊂其次,在晶体生长过程中,温度场的分布及其演化过程,会潜在地影响晶体生长过程中的应力分布,导致各类缺陷的形成㊂尤其,对于碲锌镉这类对应力较为敏感的材料,其临界分辨剪切应力约为0.5MPa[10],微弱的环境扰动就有可能对晶体生长带来不利影响[11]㊂因此小温度梯度晶体生长和坩埚接触改善是减少晶体缺陷的方向㊂Yan等[12]通过优化VB法晶体生长中的温度梯度,获得了结晶质量较高的CZT晶体,位错密度<4.0ˑ103cm-2㊂此外,CZT晶体中夹杂物的产生与熔体的化学计量比和晶体生长后的冷却过程有关[13-15]㊂Santosh等[16]研究了多种晶体生长后的冷却方法,结果显示晶体生长后冷却方法对晶体中的二次相分布影响明显㊂基于以上认识,本文拟基于有限元模拟技术,研究VB法和VGF法晶体生长过程中,温度场分布状态与固液界面形状演化之间的关系,以及晶体生长方法与碲锌镉晶体成晶率之间的关系㊂进一步,通过碲锌镉晶体等径段纵截面中Zn值分布谱图,研究固液界面温度梯度分布与碲锌镉晶体Zn值宏观偏析,以及界面稳定性与晶体生长单晶率之间的关系,并指出碲锌镉晶体生长程序的关键设计经验㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀实验原料和制备方法按照化学计量比称量纯度为7N的碲㊁锌㊁镉单质原料并混合均匀,经合成工艺制备成碲锌镉多晶锭㊂将<110>晶向的籽晶和碲锌镉多晶锭依次装入内径为75mm的pBN坩埚和石英坩埚中,抽真空并使用火焰枪封接石英坩埚尾端㊂使用VB和VGF法进行晶体生长,分别在结构一致的两台晶体生长设备上连续进行10炉次的晶体生长实验,并统计实验结果㊂晶体生长完成后,分别从碲锌镉晶体的轴向获得厚度为1.2mm的原切片,用于后续Zn值分布分析测试,以研究固液界面形状与晶体Zn值分布之间的关系㊂1.2㊀数值模拟仿真原理晶体生长程序通过数值模拟软件模拟获得㊂碲锌镉材料的熔点设置为1365K,其余模拟过程中使用的热物理参数,参考碲锌镉晶体生长相关文献[17-18]㊂晶体生长设备通过测温校准,使得实际晶体生长过程的温度场与有限元模拟中温度场一致㊂在晶体生长过程中,晶体凝固排出的结晶潜热沿着垂直于固液界面的法线方向,由高温区向低温区进行传输㊂通常界面形态可以划分为三类,依次为:凹界面㊁平界面和凸界面㊂理想状态下,固液界面形状可以通过比较熔体传热量Q L与凝固过程释放的结晶潜热ΔH之和与固相传热量Q S的大小来进行判定,当Q L+ΔH<Q S 时界面凸向熔体,为凸界面形状,当Q L+ΔH>Q S时界面凹向熔体,为凹界面形状[19]㊂在晶体生长过程中ΔH=RAρΔH M,R为长晶速率,A为横截面积,ρ为密度,ΔH M为单位质量熔体凝固释放的结晶潜热㊂对于碲锌镉材料,其固相导热率较低,低的导热率将导致凝固过程释放的结晶潜热更多地聚集在界面附近,热量排出缓慢,往往倾向于形成凹界面㊂同时,固相传热过程涉及多个界面,界面间的热阻进一步降低了固相侧的传热效率,不利于凸界面的构建㊂忽略对流情况时,热流的简化模型公式可以写为㊀第4期曹㊀聪等:碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究643㊀Q i=Aλi G i(1)式中:A为横截面积,λ为热导率,G为温度梯度,i表示液相(L)或固相(S)㊂据公式可知,Q L与Q S的相对大小可以通过调整固液两相中的温度梯度实现㊂在本文的晶体生长程序设计过程中,选择了相同的初始温场条件(初始状态梯度区温度梯度为5K/cm),晶体生长全程界面移动速度控制在0.3~0.6mm/h㊂结合VB和VGF法晶体生长技术特点以及晶体生长设备工作能力,在满足G S>G L的前提之下,尽量维持较大的固相侧温度梯度模拟晶体生长㊂1.3㊀性能测试与表征有限元模拟使用俄罗斯STR公司CGsim晶体生长模拟软件,进行晶体生长模拟实验㊂碲锌镉Zn值分布使用光致发光谱仪(Renishaw inVia型),通过实验室建立的碲锌镉衬底Zn值测试方法[20]进行测试,测试步长为2mm㊂2㊀结果与讨论2.1㊀晶体生长模拟仿真2.1.1㊀VB法晶体生长模拟图1分别为VB法晶体生长模拟中的放肩过渡阶段㊁晶体生长稳定阶段和晶体生长即将结束时刻的温度场分布㊁温度梯度分布㊁界面形状演化示意图和固液两相的温度梯度变化对比图㊂对于VB法晶体生长,碲锌镉晶体相对于炉体由高温区向低温区进行定向移动并逐渐完成晶体生长,在这个过程中晶体生长界面始终保持在设备的主要加热温区附近,晶体生长可维持较为稳定的温度梯度,如图1(d)所示㊂在图1(b)示的三个阶段中,固相侧温度梯度依次为6.8㊁5.9和5.0K/cm;熔体侧温度梯度依次为4.2㊁3.4和2.6K/cm,固相侧和液相侧尾端温度梯度相对于放肩过渡阶段降低了26.5%和38.1%㊂随着晶体生长过程的进行,温度梯度降低主要是由于碲锌镉材料导热率较低,热量传输能力差㊂随着晶体生长过程的进行,热量传输逐渐变图1㊀VB法碲锌镉晶体生长模拟示意图㊂(a)温度场分布;(b)温度梯度分布;(c)晶体生长界面演化;(d)固相侧和熔体侧温度梯度大小对比Fig.1㊀Schematic simulation of CZT crystal growth by VB method.(a)Temperature field distribution;(b)temperature gradient distribution;(c)crystal growth interface evolution;(d)comparison of the size of the temperature gradientbetween the solid phase side and the melt side644㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷得困难,热量聚集在碲锌镉晶体内部,进而导致晶体生长温度梯度的降低㊂固相侧和液相侧温度梯度差值ΔG S-M依次为2.6㊁2.5和2.4K/cm,基本维持在2.6K/cm左右㊂由晶体生长模拟结果可知,VB法晶体生长容易获得较为稳定的温度梯度分布,有利于晶体生长界面控制,通过实验部分介绍的界面形状控制方法获得了全流程凸界面晶体生长程序㊂同时,VB法晶体生长中,通过将界面控制于炉体的主要加热温区附近,同时抑制炉体下侧温区的加热能力,易于获得较大的固相侧温度梯度分布,因此在晶体初始生长阶段,固液界面往往凸度较大,上凸较为显著㊂随着晶体生长进行,在进入稳定生长阶段后,材料低的导热率,结晶潜热难以充分排出,导致固相侧温度梯度降低,固液界面凸度逐渐减小,逐渐界面形状变得平缓㊂2.1.2㊀VGF法晶体生长模拟图2分别为VGF法晶体生长模拟中的放肩过渡阶段㊁晶体生长稳定阶段和晶体生长即将结束时刻的温度场分布㊁温度梯度分布㊁界面形状演化示意图和固液两相的温度梯度变化对比图㊂对于VGF法晶体生长,碲锌镉晶体相对于炉体位置不变,通过精确控制设备各温区功率输出,来控制炉体温度场相对于晶体移动,进而实现晶体的定向生长㊂不同于VB法晶体生长,VGF法晶体生长无法将晶体生长界面始终控制在主加热温区附近,需要综合考虑各温区不同阶段功率分配,同时避免关键温区功率大幅变化而引起温度场不稳定,因此晶体生长温度梯度往往较低,晶体生长界面形状控制难度更大㊂如图2(b)所示的三个阶段固相侧温度梯度依次为4.9㊁4.1和2.6K/cm;熔体侧温度梯度依次为2.6㊁2.2和1.3K/cm,固相侧和液相侧尾端温度梯度相对于放肩过渡阶段降低了46.9%和50.0%㊂在VGF法晶体生长模拟中,固相侧温度梯度的降低不仅与熔体更多地完成结晶放热以及晶体热流传输受阻有关,另外,生长界面更加远离主加热温区,主加热温区的作用逐渐削弱,难以维持初始阶段的高温度梯度分布的温度场,这也是VGF法难以实现高温梯度晶体生长的原因之一㊂固液两侧温度梯度差值ΔG S-M依次为2.3㊁1.9㊁1.3K/cm,相对VB法变化更显著㊂图2㊀VGF法碲锌镉晶体生长模拟示意图㊂(a)温度场分布;(b)温度梯度分布;(c)晶体生长界面演化;(d)固相侧和熔体侧温度梯度大小对比Fig.2㊀Schematic simulation of CZT crystal growth by VGF method.(a)Temperature field distribution;(b)temperature gradient distribution;(c)crystal growth interface evolution;(d)comparison of the size of the temperature gradientbetween the solid phase side and the melt side与VB法晶体生长不同,在VGF晶体生长过程中,晶体生长界面固相侧温度梯度的降低幅度较大,而晶㊀第4期曹㊀聪等:碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究645㊀体生长全程生长界面凸度相对于VB法晶体生长较为平缓,大部分时间维持着微凸的界面形状,直至最后向微凹的形状发展趋势㊂可见,在相同的初始温度场分布条件下,VGF法晶体生长界面处温度梯度较小,难以持续维持较大的凸度水平㊂2.2㊀Zn值分布分析Zn值等成分线分布反映了实际晶体生长过程中界面形状的演化历史,为了使Zn值测试具有可对比性,在本文中测试晶片均取自晶体等径段后半部分中心的纵截面位置㊂图3为VB法晶体生长实验获得的碲锌镉晶锭中部的轴向切片以及Zn值分布谱图㊂由Zn值分布谱图可以发现,随着晶体生长进行,晶片中Zn元素含量逐渐降低㊂碲锌镉材料中Zn元素分凝系数较高,这将导致晶体铸锭中Zn组分的宏观偏析,且沿轴向从凝固始端到末端递减㊂另一方面,从Zn值的等值线分布也可以发现,随着凝固过程的进行,晶体的生长界面始终维持着上凸状态,且随着晶体生长的进行凸度逐渐减小,这一点与上文中VB法晶体生长有限元模拟获得的结果相一致㊂图3㊀VB法生长晶体的轴向切片及Zn值分布图Fig.3㊀Axial section and Zn value distribution of crystals grown by VB method 图4为VGF法晶体生长实验获得的碲锌镉晶锭中部的轴向切片图片以及Zn值分布谱图㊂由轴向切片的Zn值的分布谱图可以发现,在测试范围中心存在一处Zn值异常区域,该中心异常区域Zn值等成分线凸起明显,界面畸变程度较大,可见在晶体生长过程中固液界面并不是完全平滑的,存在着较大的起伏,而这种现象在VB法晶体生长获得的切片中心并未观察到㊂进一步分析对比两种晶体生长方式的数值模拟结果,在VB与VGF法晶体生长过程中,界面中心位置温度梯度及演化过程的差异是导致界面稳定性不同的根源㊂由于VGF法晶体生长过程中固相侧温度梯度较小且降低的速率较VB法晶体生长方式得快,虽然在晶体生长模拟结果中显示晶体生长界面以微凸的形式向液相推进,但是随着晶体生长过程进行,固相侧温度梯度逐渐降低,最终较低的温度梯度水平难以维持界面形状的稳定,导致界面波动加剧,逐渐演变为一种近似 W 的界面形状,从而在晶体的中心形成Zn成分的异常区域㊂表1为所测试切片Zn值分布的统计结果㊂由统计结果可知,使用VB法生长晶体的轴向切片成分均匀性要优于使用VGF法轴向切片㊂可见晶体生长过程中,维持较高的固相侧温度梯度水平是避免晶体中出现成分异常的关键之一㊂表1㊀切片的Zn值分布统计结果Table1㊀Statistical results of Zn value distribution of slicesSlice category Maximum/%Minimum/%Standard deviation Axial direction of VB method0.054800.048180.00328Axial direction of VGF method0.050700.042250.00515通过对比两种晶体生长方式生长晶体的Zn值测试统计结果,可以发现在高温度梯度的VB法晶体生长实验中,模拟和实验显示出较好的一致性;而低温度梯度的VGF法晶体生长中,数值模拟并未能准确预测界面形态的波动变化,可能与有限元模拟软件界面变形能力的限制有关㊂但是通过模拟结果的对比,可以认识646㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷到生长界面固相侧低温度梯度是导致晶体生长界面不稳定的重要原因之一㊂综合实验结果来看,在碲锌镉晶体生长过程中,一般维持固相侧5ħ/cm以上时,有限元模拟与实际晶体生长结果可获得较好的一致性,控制固液两相中的温度梯度差值,可维持晶体生长界面呈现较为稳定的微凸状态,是晶体生长较为理想的温度场环境㊂图4㊀VGF法生长晶体的轴向切片及Zn值分布图Fig.4㊀Axial section and Zn value distribution of crystals grown by VGF method 此外,晶体生长过程中温度较高,已凝固晶体中固相扩散现象会影响最终晶片中Zn值测试结果对凝固界面形状判断的准确性,是值得考虑的部分㊂但是考虑所测试晶片处于晶体尾端,在完成晶体生长后随即进入阶梯降温阶段,晶体在高温停留时间较短,还不足以完全改变晶片中的Zn值分布状态,因此仅从定性的角度认为在VGF中晶体生长尾端出现了界面不稳定的现象㊂2.3㊀多批次晶体生长结果图5(a)为晶体生长之前空炉模拟的中心温度场曲线和实际晶体生长设备空炉中心温度场测试结果,测温结果与模拟结果几乎重合㊂此外通过设置监控热偶测量实际晶体生长过程中坩埚籽晶袋与坩埚顶端的温度,结果显示相同位置实际晶体生长与模拟结果温差不超过5ħ,表明实际晶体生长结果与数值模拟一致性较好㊂在此基础之上重复进行晶体生长实验,验证晶体生长结果的稳定性㊂将生长完成的碲锌镉晶体中最大晶粒占据整个晶体体积的比例x划分为4个范围,依次为:xɤ25%㊁25%<xɤ50%㊁50%<xɤ75%㊁75%<xɤ100%,作为评价晶体单晶率的指标,然后统计在这个范围内的实验晶体数量,统计结果如表2所示㊂图5㊀设备中心模拟温度场及实际测试温度场对比(a)和碲锌镉单晶体(b)Fig.5㊀Comparison of simulated and actual tested temperature field at the center of the device(a),and CdTe single crystal(b)表2㊀VB法和VGF法连续10炉次生长晶体的单晶率统计结果Table2㊀Statistical results of single crystal rate of crystals grown by VB and VGF method for10consecutive furnace times Grade xɤ25%25%<xɤ50%50%<xɤ75%75%<xɤ100%VB0262VGF1441㊀第4期曹㊀聪等:碲锌镉晶体生长温度梯度与界面形状稳定性关系的研究647㊀由统计结果可知,使用VB法生长的碲锌镉晶体单晶率>50%的有8根,占实验晶体中的80%,且有晶体接近全单晶状态,晶体生长稳定性较好;而使用VGF法生长的碲锌镉晶体单晶率>50%的有5根,占实验晶体中的50%,相对VB法晶体单晶率分布更为分散,不及VB法晶体生长稳定性高㊂根据经典的成分过冷判据:G/R=ΔT/D(2)式中:G为温度梯度大小,R为晶体生长界面失稳的临界生长速率,ΔT为合金的凝固温度区间,D为溶质在溶剂中的扩散系数㊂在晶体生长过程中温度梯度越高,晶体生长可容忍更高的生长速率而不至于发生成分过冷进而引起界面失稳,故温度梯度有稳定晶体生长界面的作用㊂虽然在晶体生长之初使用了相同的温场条件,但是在VGF法晶体生长过程中固相侧温度梯度较小,且随着晶体生长过程进行,温度梯度降低幅度较大㊂温度梯度的降低,降低了晶体生长界面的稳定性,容易给晶体生长过程带来不利影响㊂在晶体生长过程中,界面稳定性受到界面能㊁温度梯度和溶质沿界面扩散等多种因素影响,通过经典的MS理论可以考虑多方面因素进行耦合分析,定量评价晶体生长界面的稳定性㊂然而,碲锌镉体系缺乏可靠且全面的物性参数,使得这一过程开展相当困难㊂同时,通过观察VGF法晶体生长碲锌镉晶片中Zn元素宏观偏析可知,凝固界面起伏尺度较大,最大可达6mm,是宏观尺度上的生长界面形状不稳定㊂根据相关研究报道[19],晶体生长结晶界面的宏观形貌主要取决于界面附近的热流条件㊂因此,在本文中通过控制晶体生长过程中的温度梯度分布实现微凸生长界面的控制,并重点研究了温度梯度分布对界面形状和晶体生长稳定性的影响㊂3㊀结㊀㊀论在本文中,通过数值模拟与实验结合,分析了使用VB和VGF法生长碲锌镉晶体过程中固液界面形状变化与温度梯度变化的关系㊁界面形状与Zn值分布之间的内在联系㊁温度梯度大小对界面稳定性与晶体单晶率的影响,得出以下几点结论:1)固相侧和熔体侧温度梯度的大小和差值影响界面形状的选择和界面形状的稳定性,提高固相侧温度梯度,同时控制固液两相间的温度梯度相对大小,有利于稳定微凸晶体生长界面的控制;2)在晶体生长过程中,VB法相对于VGF法更容易获得高温度梯度的晶体生长环境,一定程度上有利于晶体生长界面形状的控制和生长界面稳定性提升;3)稳定的微凸界面形状控制,不仅有利于提高晶体生长单晶率,同时对晶体生长Zn成分宏观偏析有重要影响,对于碲锌镉衬底成分均匀性有重要意义㊂参考文献[1]㊀WANG 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碲锌镉晶体中夹杂问题的实验研究
作者简介:范叶霞（1977 -）,女，博士，高级工程师，主要从事红外光学晶体材料制备与性能研究。E-mail： yexiafan@
126. com
收稿日期：2019-07-12；修订日期：2019-07-24
激光与红外No. 4 2020
范叶霞等碲锌镉晶体中夹杂问题的实验研究
447
于10 "m第二相夹杂密度，达到102/cm2以下& 2实验
摘要:采用红外透射显微镜检测和研究了热解氮化硼 （PBN）坩埚生长碲锌镉晶体（CdZnTv） 中的缺陷一夹杂，并对夹杂的影响因素进行了分析。研究发现：不同原料的化学配比、自由空 间体积、饱和蒸汽压、晶体生长温场对晶体中夹杂的种类、形状、密度和尺寸都存在着影响，通 过一系列工艺的改进可以获得夹杂合格的碲锌镉晶体 。 关键词：碲锌镉晶体；PBN坩埚;Te夹杂;Cd夹杂 中图分类号:TN213 文献标识码:A DOI：10.3969/j.issn. 1001-5078.2020.04.011
Experimectal stedy of inclusions in cadmium zinc telluriCe crystals
FAN YvaXuLIU Jiang-5ag,XU Qiang-qiang,WU Qdig,ZHOU Li-qing
(North China Research Ins/tute of Electro-Optics, Beijing 100015 , China)
1引言 碲锌镉晶体（Cd1-Zn'Te）是一种性能优异的红
外碲镉汞焦平面探测器衬底材料,其质量的优劣将直 接影响外延层的结构与性能，而晶体中的微观缺陷特 别是夹杂缺陷是影响衬底材料质量的主要因素 之一 U-6]
改进的垂直布里奇曼法生长CdZnTe晶体中的成分偏离现象
2
实验
种重要的光电子材料， 现已广泛应用于军事和民用 领域. 当 x 二0. 04 时， CZT 是 红外 探测 器材 料
HgCdTe 的理想衬底[‘ 〕 ;而当x = 0. 05^-0. 6 时， 则 用于制造室温 X 射线和Y射线探测器[2 [ 3.但是由于
其生长温度高(大于 1373K) 、 热导率低、 离子键特性 强、 层错能低等特点， 要生长出质量优异、 重复性好 、
除损伤层.
Bridgman,MVB)是常用的CZT 晶体制备方法之
一 这种方法采用改进初始化学计量配比的手段 ， 在 配料时即加人一定量过量的 Cd 以补偿其挥发， 可 以在一定程度上改善化学计量比偏离情况， 并提高 晶体性能. 本文结合 X 射线能谱、 谱和红外透过 PL
‘ 国家自 然科学基金资助项目(批准号:50336040) i 通信作者.Email ,taowang) mai .ca l
第 28 卷 增刊 2007 年 9 月
半
导
C H I N E SE J O U R N A L
体 F M ND OSE学I C O报 U C T O R S
Vol . 28
Supplement Sep . , 2007
改进 的垂直布 里 奇曼 法 生长 CdZnTe 晶体 中的成 分偏 离现 象 ‘
本实验所用的 Cdo.9 6Zno,o 4Te 晶体采用 MVB 法生长. 实验步骤如下: 将纯度为 7N 的 Cd , Te 和 Zn 按标准化学计量比进行称量， 并额外加人用以补 偿挥发的 Cd ， 放入高纯石英柑竭内， 抽真空至 2 x 10-' Pa ， 封装. 封好的原料经合成多晶料锭后在 自 行研制的ACRT-II 型晶体生长炉中进行生长. 生长 参数为: 固一 液界面温度梯度 1O cm， K/ 生长速率 1mm/ h. 生长出的晶体尺寸为 0 60mm x 160mm. 将 晶锭沿轴向切割成厚度为 1. 5mm 的晶片， 机械磨 抛后采用2% 的Br-CH30 H 腐蚀液进行化学抛光去
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溶液 法制备Ｃｄ Ｚ ｎ Ｔ ｅ 晶体 中Ｔ ｅ 夹杂相分析
王 东， 闵嘉华， 梁小燕， 孙孝翔， 刘伟伟 ， 张继军， 王林军
（ 上海大学 材料科学与工程 学院， 上海 ２ ０ ０ ０ ７ ２ ）
摘要： 利用￣
（ ｉ ｎ ｌ ｆ ａ ｒ ｅ ｄ ， Ｉ Ｒ ） 显微镜、 腐蚀坑形貌及傅里叶ｇ ￣ ＃ ｂ （ Ｆ ｏ ｕ ｒ ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｒ ｅ ｄ ， Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ） 光谱仪观察研究
ｆ ＥＰＤ）ａ ｎ ｄ Ｉ Ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ
溶液法制 备Ｃ ｄ Ｚ ｎ Ｔ ｅ 晶体 中的Ｔ ｅ 夹杂相． 讨论Ｃｄ Ｚ ｎ Ｔ ｅ 晶锭 中Ｔ ｅ 夹 杂相 的分布和 原因， 及其对 晶体 中位错密 度 ｆ ｅ ｔ ｃ ｈ ｐ ｉ ｔ
ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ， ＥＰ Ｄ） 和 红外透过率 的影响． 实验 结果表 明：沿生长轴 方 向， Ｔ ｅ夹杂相密度 增大， 相应 的位错密度也增大 ； 红外
ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈｅ ＥＰＤ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｓ ． Ｉ Ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ｓｅ ａ ｓ ｓ ａ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ
第 １ ９卷
第 １期
上海 戈
报（ 自 然科学版）
Ｖ０ｌ ＿ｌ ９ ＮＯ ．１
Ｆｅ ｂ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３ 年２ 月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ ＨＡＮＧＨ ＡＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ （ ＮＡＴ ＵＲＡＬ Ｓ ＣＩ Ｅ ＮＣＥ ）
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ － ２ ８ ６ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ ３
（ Ｉ Ｒ ） ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ， ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｙ ｏ ｆ ｅ ｔ ｃ ｈ ｐ ｉ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ｆ ｏ ｕ ｒ ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｒ ｆ ａ ｒ ｅ ｄ（ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ ） ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ． Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ —
Ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｔｅ Ｉ ｎ ｃ ｌ ｕｓ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｎ Ｃ ｄＺｎＴｅ Ｃｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ Ｇｒ ｏ ｗｔ ｈ ｆ ｒ ｏｍ Ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｉ ｏｎ
Ｗ ＡＮＧ Ｄｏ ｎ ｇ ， ＭＩ Ｎ Ｊ ｉ ａ － ｈ ｕ ａ ， Ｌ Ｉ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｙ ａ ｎ， Ｓ ＵＮ Ｘｉ ａ ｏ — ｘ ｉ ａ ｎ ｇ ，
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｔｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ Ｃｄ Ｚｎ Ｔｅ ｃ ｒ ｙｓ ｔ ａ ｌ ｓ ｇ ｒ ｏ ｗｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｌａ ｆ ｒ ｅ ｄ
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ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ Ｃｄ Ｚｎ Ｔｅ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｔ ｃ ｈ ｐ ｉ ｔ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ
透 过率随 Ｔ ｅ 夹 杂相 密度 的增大而减小， 生长末端 晶体 的透 过率低至 ４ ５ ％． 关键词 ：碲锌镉； Ｔ ｅ 夹 杂； 位错 ； 红外透过率
中图分 类号 ：ＴＮ ３ ０ ４
文献标 志码 ：Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
文 章编 号 ：１ ０ ０ ７ ２ ８ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ６ ７ － ０ ４
Ｌ Ｉ Ｕ Ｗｅ ｉ — ｗ ｅ ｉ ， Ｚ Ｈ ＡＮＧ Ｊ ｉ － ｊ ｕ ｎ ， ＷＡ ＮＧ Ｌ ｉ ｎ － ｊ ａ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）