CN103305918A - 碲镉汞气相外延材料的n型热处理工艺方法 - Google Patents

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焦翠灵
王仍
徐国庆
林杏潮
张莉萍
邵秀华
张可锋
杜云辰
陆液
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Abstract

本发明公开了一种碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺方法，该方法采用开管式热处理工艺方法，可以在气相外延腔体内完成。该方法可以用于将利用气相外延技术生长的不均匀的N型薄膜材料调整到77K电子浓度为1～10×1014cm-3左右，迁移率105cm-3/V·s左右；使得生长出的碲镉汞气相外延材料满足制作红外光导器件制作的要求；在碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺中，无需再添加汞源，利用系统中原有的汞气氛便可实现；在对碲镉汞气相外延材料进行的N型热处理工艺中，需要在腔体中保持氢气的流通状态，以利于在热处理过程中气相与固相之间汞原子的交换，同时也为样品表面形貌的保持提供一定的保证。

Description

碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺方法
技术领域
本发明涉及一种碲镉汞外延材料热处理工艺方法，具体涉及一种碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺方法。
背景技术
Hg1-xCdxTe材料是一种很重要的红外探测器材料，由于受材料晶体尺寸和组分均匀性的限制，碲镉汞体晶材料越来越不能满足红外探测器技术的发展。为了解决这一问题，各种碲镉汞外延生长技术便逐步发展起来。目前较为成熟的外延薄膜生长技术主要有液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)、金属有机气相外延(MOCVD)和等温气相外延(ISOVPE)方法等。液相外延生长技术，生长出的外延层表面波纹起伏较大，且由于碲锌镉衬底的限制，不能进行大面积的外延生长，这对于器件的制作尤其是大面积阵列器件的制作非常不利。MBE和MOCVD技术虽然能够采用替代式异质衬底，进行大面积外延生长，但是其设备非常昂贵，每年设备的维护费用都是一笔不小的开支。碲镉汞等温气相外延技术最大特点则是工艺非常简单，设备也不需要高昂的维护费用。且由于气相外延自身的生长特点，生长出的材料表面光滑如镜，并无起伏的生长波纹，同时也可采用GaAs，Si，蓝宝石能替代式衬底，更是大大节约了成本。利用等温气相外延生长出的材料还可以用来制备各种光导、光释电、光伏型的HOT探测器。由于各种外延方式自身的特点，生长出的原生外延材料并不能满足器件制备工艺的需要，则需要对其进行热处理从而来满足器件制备的要求。文献中报道的碲镉汞原生片气相外延片多数为Ｐ型。但是利用我们的气相外延设备生长出的原生碲镉汞材料则呈不均匀的N型，热处理过程中我们通过对材料中汞空位浓度的调整，可以将其调整为均匀的好N型材料或Ｐ型，从而来满足红外探测器制备工艺的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种碲镉汞气相外延材料的N型热处理方法，解决原生碲镉汞材料则呈不均匀的N型的技术问题。
本发明的碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺，包括碲镉汞气相外延薄膜样品，热处理工艺。其特征在于，在气相外延生长程序结束后，直接降温到一定的温度对生长后的外延材料进行原位热处理。整个热处理过程在氢气气氛下进行，以利于在热处理过程中气相与固相之间汞原子的交换，从而实现对材料的N型热处理；
所述的碲镉汞气相外延样品，由气相外延生长工艺获得，其原生片为不均匀的n型，载流子浓度为1～10×1015cm-3，迁移率为0.1～5×104cm-3/V·s，厚度为10～20μm；
对碲镉汞气相外延材料的N型热处理方法步骤为：
在碲镉汞材料气相外延生长程序结束后，直接降温到所需温度对生长后的外延材料进行热处理，热处理过程中保持氢气的流通,具体热处理温度及时间根据材料所处波段确定，对于组分x为0.263～0.329的中波Hg1-xCdxTe外延材料，温度为350℃，时间为1小时；对于组分为0.231～0.254的长波Hg1-xCdxTe材料，温度为220℃，时间为5小时。
本发明提供的碲镉汞气相外延材料的N型热处理方法，其优点在于，生长完毕后的样品无需取出，可直接在气相外延腔体中对其进行原位热处理，避免了样品表面过多的沾污；同时本发明所提供的热处理方法，在处理过程中不需再添加汞源便可实现对外延材料的N型电学参数的调整，简单，方便，快捷；该方法也能保证HgCdTe材料表面形貌的完整性。
本发明提供的热处理方法，实现了从不均匀的N型气相外延材料到均匀的N型气相外延材料的转变，为HgCdTe红外光导器件的制备提供了有效的材料基础。
附图说明
图1：热处理用石墨舟及样品放置示意图。
图2：热处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图2，对本发明中提到的碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺，进行详细说明（这里以长波碲镉汞为例）：，
热处理工艺分以下几个步骤:
1在氮气操作箱中将称量好的生长源以及处理好的气相外延生长用衬底放入石墨舟，再将其放入石英小套管内。然后将装有样品的石英小套管推入气相外延系统的石英腔体内，关闭腔体。整个操作过程要做到安全、稳定、快捷，避免材料与外界有过多的接触，以避免不必要的沾污；
2对腔体进行通N2，抽真空；如此反复多次后，保持阀门V-1的开启状态，对腔体进行持续的抽真空，设定好系统所需运行的程序，开启加热，待温度接近气相外延材料的生长温度时，关闭阀门V-1，开启阀门V-2，保持氢气的流通状态，开始气相外延材料的生长；待生长程序结束后，按照原先设定的计算机程序，系统将进入气相外延样品的热处理程序。
3待热处理加热程序结束，进入最后的降温阶段时，需要将炉体打开，通入合适流量的氢气或者氮气进行吹扫，以达到尽可能快速降温的目的；待样品温度降到室温，便可从腔体内取出；
表1  未经热处理样品电学参数
Figure BDA00003386407900041
表2  经过350℃/1h原位热处理后样品电学参数
Figure BDA00003386407900042
表3  经过220/5h原位热处理后样品电学参数
Figure BDA00003386407900043
从表1、表2、表3可以看出，经过我们的N型退火工艺，组分为0.263～0.329的中波外延材料，可以调整到77K电子浓度为1～10×1014cm-3左右，迁移率105cm-3/V·s左右；组分为0.231～0.254的长波材料，可以调整到77K电子浓度为0.5～2×1015cm-3左右，迁移率105cm-3/V·s左右,均能满足光导器件制备工艺的要求。
我们对于采用本发明给出的工艺所获得的N型外延材料，进行了2天，两周，一个月的跟踪测量，结果表明，其电学性能不随时间发生变化，说明采用本发明所给出的热处理方法所获得的N型外延材料，稳定性很好。

Claims (1)

1.一种碲镉汞气相外延材料的N型热处理工艺方法，其特征在于方法如下：在碲镉汞材料气相外延生长程序结束后，直接降温到所需温度对生长后的外延材料进行热处理，热处理过程中保持氢气的流通,具体热处理温度及时间根据材料所处波段确定，对于组分x为0.263～0.329的中波Hg1-xCdxTe外延材料，温度为350℃，时间为1小时；对于组分为0.231～0.254的长波Hg1-xCdxTe材料，温度为220℃，时间为5小时。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103668448A (zh) * 2013-11-21 2014-03-26 中国科学院上海技术物理研究所 一种金掺杂p型碲镉汞材料的气相外延方法
CN104532172A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 中国科学院上海技术物理研究所 两步法消除碲锌镉材料中富碲沉淀相缺陷的热处理方法
CN106435718A (zh) * 2016-11-25 2017-02-22 中国科学院上海技术物理研究所 一种高密闭性碲镉汞气相外延的石英套管

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1354287A (zh) * 2001-10-16 2002-06-19 中国科学院上海技术物理研究所 开管式碲镉汞外延材料热处理方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1354287A (zh) * 2001-10-16 2002-06-19 中国科学院上海技术物理研究所 开管式碲镉汞外延材料热处理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
P.A.BAKHTIN,ET AL: "Effect of Low-Temperature Annealing on Electrical Properties of n-HgCdTe", 《SEMICONDUCTORS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103668448A (zh) * 2013-11-21 2014-03-26 中国科学院上海技术物理研究所 一种金掺杂p型碲镉汞材料的气相外延方法
CN104532172A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 中国科学院上海技术物理研究所 两步法消除碲锌镉材料中富碲沉淀相缺陷的热处理方法
CN106435718A (zh) * 2016-11-25 2017-02-22 中国科学院上海技术物理研究所 一种高密闭性碲镉汞气相外延的石英套管

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