CN101459207A - 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法 - Google Patents

一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101459207A
CN101459207A CNA200910044852XA CN200910044852A CN101459207A CN 101459207 A CN101459207 A CN 101459207A CN A200910044852X A CNA200910044852X A CN A200910044852XA CN 200910044852 A CN200910044852 A CN 200910044852A CN 101459207 A CN101459207 A CN 101459207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
czt
electrode
layer
wafer
combination electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA200910044852XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101459207B (zh
Inventor
梁小燕
闵嘉华
王长君
戴灵恩
秦凯丰
陈军
王林军
赵岳
桑文斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN200910044852XA priority Critical patent/CN101459207B/zh
Publication of CN101459207A publication Critical patent/CN101459207A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101459207B publication Critical patent/CN101459207B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明涉及一种Au/Cr－CZT复合电极的制备方法，属于CdZnTe(CZT)半导体材料探测器欧姆电极制备技术领域。本发明方法利用传统常用的现有真空蒸发装置，在CZT表面先蒸发沉积一层厚度为3～15nm的Cr层，然后再蒸发沉积一层厚度为50～150nm的Au电极层，然后在100～200℃温度下恒温10～60分钟，以促进电极层的合金化过程，真空蒸发的真空度在10－5～10－7Pa，然后待晶片自然冷却0.5～2小时，最终制得Au/Cr－CZT复合接触电极。本发明方法所得的Au/Cr－CZT复合电极与以往的Au－CZT电极相比，复合电极的接触附着力更强、I－V特性曲线显示其欧姆线性更佳，器件的能谱响应也得到了提高和改善。

Description

一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法，属于CdZnTe(CZT)半导体材料探测器姆电极制备技术领域。
背景技术
对于CdZnTe核辐射探测器来说，它们的性能通常归因于物体材料的性质。前人的工作主要集中于CdZnTe核辐射探测器工作的稳定性，但对于金属电极和CZT表面之间的界面层对探测器性能的影响，还没有足够的重视。CdZnTe探测器的金属/半导体接触界面层的性质直接决定了界面接触的特性以及表面漏电流，金属电极与CdZnTe之间的互扩散和宏观以及微观缺陷对器件的性能产生很大影响。电极沉积工艺是影响金属电极和CZT表面之间的接触界面层性质的关键因素，因此电极制备工艺是CZT探测器制备的关键工艺，直接影响探测器的性能。前人已分析比较三种不同沉积工艺条件下Au/CdZnTe接触界面的特性，可以看出：溅射沉积的Au电极有着较好的附着力，但其欧姆接触特性较差；真空蒸发沉积的Au电极有着较为均匀的电极接触层，但其电极附着力较差；化学法沉积的Au电极能形成较好的欧姆接触特性，但其电极接触层均匀性较差。因此，上述三层电极沉积方法特点各不相同。在实际应用中，热蒸发沉积Au工艺更方便也更容易控制，但目前面临的最主要问题就是如何增强电极接触层的附着力。
发明内容
本发明的目的是改善真空蒸发法沉积Au电极附附着力差的问题；本发明的另一目的是提供一种在CdZnTe(CZT)半导体材料表面沉积Au/Cr复合电极层的方法。
之所以考虑用Au/Cr复合电极替代单一的Au电极，是因为可解决CdZnTe半导体与金属接触界面的附着力结合问题。
Au/Cr复合电极能较好的改善真空蒸发沉积Au电极附着力较差这一问题，这是因为Cr的热膨胀系数(6.7×10-6/k)比较接近于CZT(7.41×10-6/k)，因此中间的一层Cr能够降低接触层的热应力，Cr与CZT的接触更紧密。此外在制备复合电极工艺中又经历了一个合金化的过程，大大提高了Au、Cr与CZT的互相的附着力，使电极层的附着力明显大于真空蒸发法沉积单一Au电极层的附着力，I-V特性曲线显示其欧姆接触特性更佳，漏电流更小，因此能够较好地改善器件的能谱响应性能。
本发明中CdZnTe半导体材料的来源是由本校实验室研制的，用低压垂直里奇曼法生长的Cd0.9Zn0.1Te高阻晶体，其电阻率约为108～109Ω·cm，导电类型为弱P型。
本发明一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
利用传统常用的现有真空蒸发装置，采用真空蒸发法在CdZnTe(CZT)半导体材料的表面上先镀覆一层Cr金属层，然后在Cr金属层上再镀覆一层Au层，构成Au/Cr-CZT复合电极；
a.首先用水洗金刚砂粉和刚玉微粉抛光液对CZT(III)方向的晶片依次研磨抛光至表面平整，无划痕与拉丝，然后超声清洗，并在N2气氛下吹干；
b.将上述经抛光、清洗处理后的晶片放置于腐蚀液中，进行表面化学处理；腐蚀液为含有5％Br2的甲醇溶液及含有2％ Br2、20％乳酸的乙二醇溶液，两次化学处理的时间为1～3分钟；将完成腐蚀后的晶片在甲醇中清洗多次以去除表面残余的Br2；
c.将上述处理后的CZT晶片放入真空蒸发装置中的蒸发工作台上，随后将蒸发室的真空度抽至10-5～10-7Pa；
d.启动蒸发装置，在CZT晶片表面先蒸发沉积一层厚度为3～15nm的Cr层，然后在Cr金属层上再蒸发沉积一层厚度为50～150nm的Au电极层；然后在100～200℃温度下恒温10～60分钟，以促进电极层的合金化过程；然后待晶片自然冷却0.5～2小时后取出，即为Au/Cr-CZT复合电极。
本发明的特点是利用Cr的热膨胀系数比较接近于CZT在沉积Au电极层前先蒸发镀覆一层薄的Cr金属层，可缓冲Au与CZT接触层的热应力，在经历了合金化过程后可提高Au、Cr与CZT的相互间的结合力或附着力，改善了欧姆接触性能。本发明方法制得的Au/Cr-CZT合电极，不但使CdZnTe(CZT)探测器获得更优良的欧弛接触性能，而且改善和提高了CZT射线探测器的电学性能及能谱响应能力。
附图说明
图1为本发明方法制得的Au/Cr-CZT复合电极与以往Au-CZT的电极接触附着强度比较图。
图2为本发明法制得的Au/Cr-CZT复合电极与以往Au-CZT电极情况下CZT探测器I-V特性曲线图。
图3为本发明方法制得的Au/Cr-CZT复合电极与以往Au-CZT电极在241Am辐射照下的能谱响应比较图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例进一步叙述于后。
实施例1
a.首先用水洗金刚砂粉(1200)和粒径为0.5μm的刚玉微粉抛光液对CZT(III)方向的晶片依次研磨至表面平整，无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下吹干。抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干涉条纹细而直。采用组分为5％Br2+甲醇(BM)和2％Br2+20％乳酸+乙二醇(LB)的腐蚀液对抛光后的CZT晶片进行表面化学处理，时间为1分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中清洗以去除表面残余的Br2。
b.将抛光处理后表面新鲜的样品放入蒸发设备的样品台上，随后将蒸发真空度抽至10-5～10-7Pa。
c.在CZT样品的表面先蒸发沉积一层厚度为10nm的Cr，然后在Cr层上再蒸一层厚度为50nm的Au电极，180℃恒温15分钟，然后待样品自然冷却0.5小时取出。最终制得Au/Cr-CZT复合电极。
实施例2
a.首先用水洗金刚砂粉(1200)和粒径为0.5μm的刚玉微粉抛光液对CZT(III)方向的晶片依次研磨至表面平整，无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下吹干。抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干涉条纹细而直。采用组分为5％Br2+甲醇(BM)和2％Br2+20％乳酸+乙二醇(LB)的腐蚀液对抛光后的CZT晶片进行表面化学处理，时间为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中清洗以去除表面残余的Br2。
b.将抛光处理后表面新鲜的样品放入蒸发设备的样品台上，随后将蒸发真空度抽至10-5～10-7Pa。
c.在CZT样品的表面先蒸发沉积一层厚度为5nm的Cr，然后在Cr层上再蒸一层厚度为80nm的Au电极，150℃恒温20分钟，然后待样品自然冷却1小时取出。最终制得Au/Cr-CZT复合电极。
实施例3
a.首先用水洗金刚砂粉(1200)和粒径为0.5μm的刚玉微粉抛光液对CZT(III)方向的晶片依次研磨至表面平整，无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下吹干。抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干涉条纹细而直。采用组分为5％Br2+甲醇(BM)和2％Br2+20％乳酸+乙二醇(LB)的腐蚀液对抛光后的CZT晶片进行表面化学处理，时间为1分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中清洗以去除表面残余的Br2。
b.将抛光处理后表面新鲜的样品放入蒸发设备的样品台上，随后将蒸发真空度抽至10-5～10-0-7Pa。
c.在CZT样品的表面先蒸发沉积一层厚度为3nm的Cr，然后在Cr层上再蒸一层厚度为100nm的Au电极，120℃恒温30分钟，然后待样品自然冷却1小时取出。最终制得Au/Cr-CZT复合电极。
对上述实施例所得样品Au/Cr-CZT复合电极与以往AU-CZT电极所作的性能测试结果比较见附图中的图1、图2和图3。
图1为本发明的Au/Ct-CZT复合电极与以往Au-CZT的电极接触附着强度比较图。从图中可见Au/Cr复合电极较Au电极的附着强度或结合强度高。
图2为本发明的Au/Cr-CZT复合电极与以往Au-CZT电极情况下CZT探测器I-V特性曲线图。
为了确定此两种电极的欧姆特性，将图中的I-V曲线按I(V)＝aVb的形式进行非线性拟合，拟合结果如下表1所示。结合I-V曲线图和拟合结果，可以看出Au/Cr-CZT的拟合系数比Au-CZT更接近于1，可见采用Au/Cr复合电极更容易形成欧姆接触，同时其漏电流也较小，因此采用Au/Cr复合电极可获得较好的电学性能。
表1 I-V曲线的拟合结果
 
样品 Au Au/Cr
欧姆线性系数b 1.113 1.107
图3为本发明的Au/Cr-CZT复合电极与以往Au-CZT电极在放射源镅(Am241)辐照下的能谱响应比较图。从图中可看出Au/Cr-CZT接触比Au-CZT接触信号峰值更强。进一步考察Au/Cr-CZT与Au-CZT接触的能量分辨率，如表2所示。
表2 Au/Cr-CZT与Au-CZT探测器的能量分辨率
 
样品 EPeak FWHM ER
Au-CZT 2290 566 24.7％
Au/Cr-CZT 2265 312 13.8％
采用真空蒸发沉积Au制备的CZT探测器样品在放射源镅Am241的照射下能产生较好的能谱响应，该器件能量分辨率达到24.7％。Au/Cr复合沉积工艺是在真空蒸发Au工艺基础上发展出来的一种优化工艺，其能量分辨率接近于13.8％，且该响应峰的峰位对称性也较好，由此推断看出该器件的电荷收集效率较高。由Au-CZT与Au/Cr-CZT对比能谱响应可发现，经过工艺的改善，Au/Cr-CZT能够很好地提CZT探测器电荷收集效率，从而获得较好的能量分辨率。

Claims (1)

1.一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
利用传统常用的现有真空蒸发装置，采用真空蒸发法在CdZnTe(CZT)半导体材料的表面上先镀覆一层Cr金属层，然后在Cr金属层上再镀覆一层Au层，构成Au/Cr-CZT复合电极；
a.首先用水洗金刚砂粉和刚玉微粉抛光液对CZT(III)方向的晶片依次研磨抛光至表面平整，无划痕与拉丝，然后超声清洗，并在N2气氛下吹干；
b.将上述经抛光、清洗处理后的晶片放置于腐蚀液中，进行表面化学处理；腐蚀液为含有5％Br2的甲醇溶液及含有2％Br2、20％乳酸的乙二醇溶液，两次化学处理的时间为1～3分钟；将完成腐蚀后的晶片在甲醇中清洗多次以去除表面残余的Br2；
c.将上述处理后的CZT晶片放入真空蒸发装置中的蒸发工作台上，随后将蒸发室的真空度抽至10-5～10-7Pa；
d.启动蒸发装置，在CZT晶片表面先蒸发沉积一层厚度为3～15nm的Cr层，然后在Cr金属层上再蒸发沉积一层厚度为50～150nm的Au电极层；然后在100～200℃温度下恒温10～60分钟，以促进电极层的合金化过程；然后待晶片自然冷却0.5～2小时后取出，即为Au/Cr-CZT复合电极。
CN200910044852XA 2009-01-04 2009-01-04 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法 Expired - Fee Related CN101459207B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910044852XA CN101459207B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910044852XA CN101459207B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101459207A true CN101459207A (zh) 2009-06-17
CN101459207B CN101459207B (zh) 2010-08-18

Family

ID=40769931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910044852XA Expired - Fee Related CN101459207B (zh) 2009-01-04 2009-01-04 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101459207B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609155B (zh) * 2009-08-05 2011-11-16 西北核技术研究所 一种宽能谱脉冲伽马探测器
CN102683490A (zh) * 2012-05-09 2012-09-19 上海大学 在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法
CN103137791A (zh) * 2013-03-13 2013-06-05 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法
CN103219422A (zh) * 2013-04-07 2013-07-24 上海大学 一种欧姆结构CdZnTe薄膜紫外光探测器的制备方法
CN103531662A (zh) * 2013-10-24 2014-01-22 上海大学 移动加热器法(THM)生长的CdMnTe晶体欧姆结构器件的制备方法
CN105220112A (zh) * 2015-09-14 2016-01-06 北京师范大学 在多晶czt上沉积dlc膜的方法及czt半导体探测器
CN108550634A (zh) * 2018-03-15 2018-09-18 上海大学 采用氧化锌导电电极的碲锌镉辐射探测器及其制备方法
CN113471303A (zh) * 2021-06-15 2021-10-01 上海大学 高探测效率自支撑CdZnTe厚膜结构、探测器件及其制备方法和应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609155B (zh) * 2009-08-05 2011-11-16 西北核技术研究所 一种宽能谱脉冲伽马探测器
CN102683490A (zh) * 2012-05-09 2012-09-19 上海大学 在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法
CN103137791A (zh) * 2013-03-13 2013-06-05 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法
CN103137791B (zh) * 2013-03-13 2016-03-02 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 湿法沉积和低温热处理相结合制备异质结太阳电池方法
CN103219422A (zh) * 2013-04-07 2013-07-24 上海大学 一种欧姆结构CdZnTe薄膜紫外光探测器的制备方法
CN103531662A (zh) * 2013-10-24 2014-01-22 上海大学 移动加热器法(THM)生长的CdMnTe晶体欧姆结构器件的制备方法
CN105220112A (zh) * 2015-09-14 2016-01-06 北京师范大学 在多晶czt上沉积dlc膜的方法及czt半导体探测器
CN108550634A (zh) * 2018-03-15 2018-09-18 上海大学 采用氧化锌导电电极的碲锌镉辐射探测器及其制备方法
CN113471303A (zh) * 2021-06-15 2021-10-01 上海大学 高探测效率自支撑CdZnTe厚膜结构、探测器件及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN101459207B (zh) 2010-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101459207B (zh) 一种Au/Cr-CZT复合电极的制备方法
CN105977154B (zh) 一种基于扩散工艺具有双缓冲层快恢复二极管芯片制造方法
CN103578978B (zh) 一种基于硅基键合材料的高压快恢复二极管制造方法
Hassan et al. Effect irradiation time of Gamma ray on MSISM (Au/SnO2/SiO2/Si/Al) devices using theoretical modeling
CN107275440A (zh) 一种核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法
CN110289215B (zh) 碲锌镉晶体的电感耦合等离子体刻蚀工艺方法
CN107123698A (zh) CdZnTe平面探测器表面处理方法
CN109972087A (zh) 一种微电极沉积掩膜的制备方法
CN1328598C (zh) 共面栅阳极碲锌镉探测器的制备方法
CN100485975C (zh) 带有电容栅的共面栅阳极碲锌镉探测器及其制备方法
CN103401053B (zh) 一种具有较厚Au电极的制备方法
CN109686812A (zh) 基于隧穿氧化层的键合硅pin辐射响应探测器及制备方法
CN101740666B (zh) 在碲锌鎘晶体上制备金电极的方法
CN113299819B (zh) 一种超导转变边探测器及其制备方法
CN101262027A (zh) 中性pH条件双电位阶跃电沉积制备铜铟硒薄膜的方法
CN102496632A (zh) 基于键合基片的超薄硅pin高能粒子探测器及制备方法
CN103993287A (zh) 一种金电极的制备方法
CN103094405A (zh) 一种电容弗里希栅CdZnTe探测器的制备工艺
CN1632933A (zh) 核探测器碲锌镉晶片表面钝化的方法
Murakami et al. DOS calculation analysis of new transparent conductor Mg (OH) 2-C
Jones et al. Study of surface passivation and Contact Deposition Techniques in CdZnTe X-Ray and gamma-ray detectors
CN102593282A (zh) 一种ZnO纳米线阵列的掺杂方法
Chen et al. Study of gamma-ray detector performance of Cd1-xZnxTe crystal treated by different etchants
US11579317B2 (en) Hydrogenated amorphous silicon detector
CN102683490A (zh) 在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100818

Termination date: 20130104