DE2944482C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE2944482C2 DE2944482C2 DE19792944482 DE2944482A DE2944482C2 DE 2944482 C2 DE2944482 C2 DE 2944482C2 DE 19792944482 DE19792944482 DE 19792944482 DE 2944482 A DE2944482 A DE 2944482A DE 2944482 C2 DE2944482 C2 DE 2944482C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- compact
- cadmium mercury
- mercury telluride
- die
- grain size
- 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.)
- Expired
Links
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 22
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 2
- DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N cadmium mercury Chemical compound [Cd].[Hg] DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910004262 HgTe Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YRXWPCFZBSHSAU-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Ag].[Te] Chemical compound [Ag].[Ag].[Te] YRXWPCFZBSHSAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 at for example Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- LYKJEJVAXSGWAJ-UHFFFAOYSA-N compactone Natural products CC1(C)CCCC2(C)C1CC(=O)C3(O)CC(C)(CCC23)C=C LYKJEJVAXSGWAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000001665 trituration Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B19/00—Selenium; Tellurium; Compounds thereof
- C01B19/007—Tellurides or selenides of metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0296—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe
- H01L31/02966—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only AIIBVI compounds, e.g. CdS, ZnS, HgCdTe including ternary compounds, e.g. HgCdTe
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein zerstäubbares Target
aus Cadmiumquecksilbertellurid
der allgemeinen Formel Cd x Hg1-x Te, wobei x in einem Bereich
von 0,14 bis 0,6 liegt.
Cadmiumquecksilbertellurid ist als eine kontinuierliche
Reihe von ternären Verbindungen der allgemeinen Formel
Cd x Hg1-x Te
bekannt, in der x Werte zwischen 0 und 1 annimmt. Die Verbindungen
weisen Halbleitereigenschaften auf, wenn der Wert x in einem
Bereich von etwa 0,14 bis etwa 1 liegt. Die halbleitenden
Verbindungen von Cadmiumquecksilbertellurid finden
in der Halbleiterelektronikindustrie, beispielsweise bei
Infrarotdetektoren, Anwendung.
Der derzeit am meisten eingesetzte Materialtyp, der für
Infrarotdetektoren erhältlich ist, sind Detektorstreifen
in linearer Anordnung, die aus einem zusammenhängenden
Einkristallmaterial hergestellt sind und die Abmessung
von etwa 20 mm×1,5 mm oder darunter besitzen. Diese
monolithische Anordnung wird aus der Cadmiumquecksilber
telluridmasse hergestellt und kann bis zu 200 Elemente je
nach Homogenität und Größe der erhältlichen Cadmiumqueck
silbertelluridmasse enthalten. Die Herstellung dieser An
ordnungen mit einer höheren Anzahl von Elementen ist bei Ver
fahren, die normalerweise zur Verbindung von Elementen in
der externen Elektronik eingesetzt werden, zu kompliziert.
Ein einfacheres und bedeutend billigeres System könnte da
durch erhalten werden, daß man eine lineare Anordnung zu
einer Anordnung mit fokaler Ebene verschaltet, die beispiels
weise der halbleitenden, ladungsgekoppelten Vorrichtung einer
Fernsehkamera ähnelt, die im Bereich des sichtbaren
Lichts arbeitet. Bei dieser ladungsgekoppelten Vorrichtung
kommt eine Multiplexfunktion zur Anwendung, d. h. die Signale
aus der Anordnung mit fokaler Ebene werden in multiplexer
Form erhalten, so daß die einzelnen Elementleitungen nicht
in dem fokalen Ebenensystem liegen müssen, sondern in linearer
Anordnung vorliegen sollen. Eine Anordnung mit fokaler
Ebene macht es deshalb möglich, beispielsweise 1000 oder
mehr Elemente zu verwenden was zu einem viel einfacheren
Abfragen oder überhaupt keinem Abfragen führt, wobei hohe
Auflösung und eine extreme Empfindlichkeit erhalten werden,
die für die komplizierte thermische Abbildung benötigt
werden.
Obwohl die Möglichkeit einer Multiplexanordnung von Cadmium
quecksilbertellurid mit einer Silicium enthaltenden ladungs
gekoppelten Vorrichtung bereits dargestellt wurde, ist bis
her kein praktisches Verfahren bekannt, wodurch eine Anordnung
mit fokaler Ebene unter Verwendung von Cadmiumquecksilbertellurid
hergestellt werden kann, das die geforderte
extreme Homogenität der Verbindung und die geforderten elektrischen
Parameter besitzt. Das Zerstäuben (sputtering), eine
der Dünnfilmtechniken, bei der eine dünne Schicht Cadmium
quecksilbertellurid auf einem entsprechenden Substrat, bei
spielsweise Silicium niedergeschlagen wird, macht es jedoch
möglich, Anordnungen mit fokaler Ebene mit der gewünschten
hohen Homogenität und einer Anpassbarkeit an das Multiplexsystem
herzustellen.
Das Zerstäuben wird dazu benutzt, um dünne Schichten auf
Substrate epitaxial aufwachsen zu lassen, d. h. die Kristall
orientierung des Substrats soll in die epitaxiale Schicht
kontinuierlich übergeführt werden. Dieses Zerstäuben wird
in einer Kammer ausgeführt, die unter einem partiellen Vakuum
gehalten wird und in der ein zerstäubbares Target mit
dem niederzuschlagenden Material auf einem wasser- oder
luftgekühlten Halter oder einer Stützplatte befestigt ist.
Es wird ein Ionenstrahl, beispielsweise aus Argon, aus einem
RF-Generator oder einer Glühentladungskanone auf das
Targeit gerichtet, was die Zerstäubung des Oberflächenmaterials
aus dem Target verursacht. Das freigesetzte Material
schlägt sich auf einem oder mehreren entsprechenden
Substraten nieder, die in einem bestimmten Abstand um das
zerstäubbare Target angeordnet sind. Die epitaxiale Schicht,
die durch Zerstäuben auf dem Substrat niedergeschlagen wurde,
hat im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie das
Target selbst. Beim Einsatz von Cadmiumquecksilbertellurid
ist es wichtig, daß das Target eine extrem hohe Homogenität
in der Zusammensetzung besitzt (sh. hierzu Zeitschrift "Thin Solid
Films" 13 (1972), S. 373-378).
Zerstäubbare Targets werden in zahlreichen Größen und Formen
verwendet. Die Größe von zerstäubbaren Targets auf der Basis
von Cadmiumquecksilbertellurid ist jedoch begrenzt, da es
Schwierigkeiten bereitet, Cadmiumquecksilbertellurid mit der
benötigten Homogenität herzustellen. Die Verfahren zur Herstellung
von Cadmiumquecksilbertellurid in einer homogenen
Zusammensetzung sind üblicherweise Verfahren einschießlich
der Kristallisation. Diese Verfahren sind durch die Beschränkungen
eingegrenzt, die durch das CdTe-HgTe-Phasendiagramm auf
geworfen werden, nämlich die hohe Temperatur zwischen den Solidus-
und Liquiduslinien und die hohen Drücke bei höheren x-Werten,
wobei die letzteren speziell komplizierte und insofern
teure Vorrichtungen benötigen.
Beispielsweise erfordert die Herstellung von Cadmiumquecksilbertellurid-
Barren im Schmelz-Rekristallisierungsverfahren
Temperaturen von 700 bis 800°C bei einem Druck von etwa
4000 KPa für Cd x Hg1-x Te mit x=0,2 und Temperaturen von
800 bis 950°C bei einem Druck von 8000 KPa für Cd x Hg1-x Te
mit x=0,5. Infolgedessen besitzen derart hergestellte
Barren üblicherweise einen Durchmesser, der nicht größer
als etwa 15 mm ist. Weiterhin sind nur bestimmte Barrenbereiche
von ausreichend homogener Zusammensetzung für die
Herstellung von zerstäubbaren Targets, wie sie beispielsweise
durch Schneiden von Cadmiumquecksilbertellurid-Barren senkrecht
zur Barrenachse oder durch Schneiden von Cadmiumquecksilbertellurid-
Streifen aus dem Barren entlang der Isomischungs-
Linien erhalten werden. Deshalb bestehen bisher
Beschränkungen der Streifengröße von Detektoren in linearer
Anordnung von etwa 20 mm×1,5 mm oder darunter, sofern
nicht mosaikartige Muster mit komplexen, sich überlagernden
Verbindungen verwendet werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein zerstäubbares
Target aus Cadmiumquecksilbertellurid
vorzuschlagen,
das verhältnismäßig große Abmessungen
und trotzdem hinreichende Homogenität über den
gesamten Bereich besitzt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung nun vorgeschlagen,
das Target als kompakten Preßling aus fein zerteiltem
Cadmiumquecksilbertellurid der gewünschten Zusammensetzung mit Teilchen einer Korngröße
unter 150 µm zu erzeugen, wobei die Teilchen im Preßling
zu einer wesentlichen ausgeglichenen Korngrößenverteilung
vermischt sind und die Dichte des Preßlings mindestens 97%
der theoretischen Dichte beträgt. Die Teilchen können vorzugsweise
überwiegend eine Korngröße von 44 bis 150 µm aufweisen.
Bei der Erfindung wird somit von der Grundüberlegung ausge
gangen, verhältnismäßig große Targets dadurch zu erhalten,
daß relativ kleine Cadmiumquecksilbertellurid-Teilchen mit
einander verpreßt und dadurch kompakte Stücke der gewünschten
großen Abmessungen hergestellt werden können. Mit der Erfindung
ist es somit erstmals möglich, Targets mit gegenüber den
bisher bekannten Abmessungen erheblich vergrößerten Abmessungen
herzustellen, wobei gleichzeitig die erforderliche Homogenität
gegeben ist.
Zur Herstellung von Targets gemäß der Erfindung, die also
aus verhältnismäßig kleinen Teilchen verpreßt sind, wird
vorzugsweise ein Verfahren verwendet, das sich durch folgende
Herstellungsschritte auszeichnet:
- a) Herstellung von fein zerteiltem Cadmiumquecksilbertellurid der gewünschten Zusammensetzung mit einer Korngröße unter 150 µm,
- b) Vermischen der fein zerteilten Cadmiumquecksilbertellurid- Teilchen, um eine im wesentlichen ausgeglichene Korngrößenverteilung zu erreichen,
- c) Einfüllen einer vorbestimmten Menge an vermischten Teilchen in eine Matrize einer bestimmten Abmessung,
- d) Anlegen eines Verdichtungsdruckes an diese Menge zum Ver dichten des fein zerteilten Cadmiumquecksilbertellurids zu einem zusammenhängenden kompakten Preßling mit einer Dicht von mindestens 97% der theoretischen Dichte,
- e) Abschalten des Druckes und Entnahme des kompakten Preßlings mit vorbestimmter Abmessung aus der Matrize, wobei die vorbestimmte Menge der gemischten Teilchen zur Herstellung des kompakten Preßlings der vorbestimmten Abmessung ausreicht.
Mit einem derartigen Verfahren lassen sich die Targets sehr
einfach und in hervorragender Qualität herstellen. Dabei
sind diverse Abwandlungen des Verfahrens, insbesondere ab
hängig von der Zusammensetzung des Cadmiumquecksilbertellurids,
d. h. dem Wert von x, möglich, die Gegenstand der
Ansprüche 4 bis 11 sind.
Das fein verteilte Cadmiumquecksilbertellurid kann vorteilhafterweise in ein
kristalliner oder polykristalliner Form vorliegen. Es kann
durch Zerkleinerung von Barren oder deren Teilen
oder von Schnittstücken oder von weiteren Formen von Cad
miumquecksilbertellurid hergestellt werden, wobei
das Cadmiumquecksilbertellurid eine Zusammensetzung hat,
in der x einen Wert von etwa 0,14-0,6 besitzt. Als Quelle
des fein verteilten Cadmiumquecksilbertellurids soll
eine homogene Mischung zum Einsatz kommen. Leichte Änderungen
der Zusammensetzung sind zulässig, da derartige Änderungen
dazu neigen, in der Endmischung des verdichteten
Produkts zu verschwinden, d. h. sich auszugleichen. Die
Partikelgröße des fein verteilten Cadmiumquecksilbertellurid
soll sich über einen Bereich von Größen erstrecken,
so daß die maximale Dichte für das verdichtete Cadmium
quecksilbertellurid erhalten wird. Die Partikelgröße des
fein verteilten Cadmiumquecksilbertellurids von insgesamt
unter 150 µm ist im allgemeinen fein genug, um die gewünschte
Dichte des kompakten Stücks zu gewährleisten.
Der bevorzugte Bereich der Korngrößen beträgt 150-44 µm.
Die Zerkleinerung wird nach bekannten Verfahren, bei
spielsweise durch Mahlen oder Verreiben erhalten. Ggfs.
kann die Korngrößenverminderung in einer inerten oder re
duzierenden Atmosphäre, beispielsweise in einer Argon-
oder Wasserstoffgasatmosphäre, durchgeführt werden.
Das fein verteilte Cadmiumquecksilbertellurid wird innig
vermischt, um eine im wesentlichen gleiche Korngrößenver
teilung zu erhalten. Eine vorbestimmte Menge des gemischten
Cadmiumquecksilbertellurids wird in eine Matrize von solcher
Form eingefüllt, daß ein kompakter Preßling mit den gewünschten
Abmessungen erhalten werden kann. Das Cadmiumquecksilbertellurid
wird vorzugsweise bei Zimmertemperatur zugegeben, um eine
Zerstörung des Cadmiumquecksilbertellurids zu vermeiden.
Die Matrize wird mit Druck unter Verwendung einer geeigneten,
handelsüblichen Presse beaufschlagt. Die Matrize
kann bei Zimmertemperatur benutzt werden oder sie kann vor
dem Anlegen von Druck zuvor erwärmt werden. Ebenso kann die
Matrize, die das Cadmiumquecksilbertellurid enthält, auf einen
entsprechenden Unterdruck evakuiert werden, bevor der
Verdichtungsdruck angelegt wird. Vorzugsweise werden vorher
erhitzte, evakuierte Matrizen eingesetzt. Es versteht sich,
daß auch Matrizen mit mehreren Formhohlräumen eingesetzt werden
können.
Obwohl kompakte Preßlinge guter Qualität auch unter Verwendung
von Matrizen bei Zimmertemperatur, wie von Matrizen
die nicht evakuiert wurden, erhalten werden, werden die besten
Ergebnisse erzielt, wenn die Matrize auf eine Temperatur
bis zu etwa 300°C vorerwärmt wird, die vorgewählte Menge
des gemischten, fein verteilten Cadmiumquecksilbertellurids
bei Zimmertemperatur in die vorerwärmte Matrize gegeben wird
und die Matrize, die das Cadmiumquecksilbertellurid enthält,
auf Drücke von unter 133 Pa absolut evakuiert wird.
Die Verdichtungsdrücke, mit der die Matrize beaufschlagt
werden, d. h. zur Verdichtung des gemischten, fein verteilten
Cadmiumquecksilbertellurids, sollen ausreichend sein, um
ein zusammenhängendes kompaktes Stück mit einer hohen Dichte
und ausreichender physikalischer Festigkeit herzustellen.
Wenn Matrizen bei Raumtemperatur (etwa 20°C) eingesetzt werden,
sind Verdichtungsdrücke von mindestens etwa 400 MPa
notwendig, um kompakte Preßlinge herzustellen, die eine Dichte
von mindestens 97% der theoretischen Dichte besitzen. Vor
zugsweise liegen die Verdichtungsdrücke in einem Bereich
von etwa 400-1100 MPa. Derart hergestellte
kompakte Stücke zeigen einige Sprünge. Es wurde
jedoch festgestellt, daß bei Cadmiumquecksilbertellurid-Ver
bindungen, in denen x ein Wert von etwa 0,14- etwa 0,20 be
sitzt, und bei Verwendung von Matrizen, die auf eine Temperatur
von etwa 100 bis 300°C vorerwärmt und auf Drücke
von weniger als etwa 133 Pa absolut evakuiert wurden, die
Verdichtungsdrücke in dem bevorzugten Bereich kompakte
Preßlinge erzeugen, die im wesentlichen frei von Sprüngen sind
und die Dichte besitzen, die üblicherweise höher ist
als 98% der theoretischen Dichte. Je höher die Temperatur
der vorerwärmten Matrize und je höher der Verdichtungs
druck sind, desto höher ist die Dichte des kompakten Preßlings.
Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Verdichtungsdrücke
begrenzt sind, wenn fein verteiltes Cadmiumquecksilbertellurid
mit einer Zusammensetzung von x=0,2 oder darüber,
d. h. x=0,2 bis 0,6, bei Zimmertemperatur zu vorerwärmten
Matrizen zugesetzt wird und die Matrize vor dem Anlegen
des Verdichtungsdrucks evakuiert wird.
In dem Zusammensetzungsbereich, in dem x Werte von etwa
0,2 bis etwa 0,6 besitzt, muß die Matrize auf eine relativ
hohe Temperatur vorerwärmt werden, um starke zusammenhängende
kompakte Preßlinge zu erhalten. Die Dichte des kompakten
Preßlings wächst mit steigender Temperatur, wobei die besten
Ergebnisse erhalten werden, wenn die Matrizen auf etwa
300°C vorerwärmt werden und der Verdichtungsdruck steigt.
Die besten Ergebnisse werden mit Verdichungsdruck von
etwa 160 bis 275 MPa erhalten.
Die derart hergestellten kompakten Preßlinge sind im wesentlichen
frei von Sprüngen. Bei Verdichtungsdrücken oberhalb
etwa 275 MPa liegen kleine Sprünge in den kompakten Preßlingen
vor, wenn diese aus der Matrize entnommen werden. Die Sprung
bildung schreitet stark voran mit wachsendem Druck, d. h.
zuerst werden Sprünge seitlich in den Ebenen, die senkrecht
zur Achse des kompakten Preßlings sind, und anschließend radial
gebildet. Zum Schluß ist der kompakte Preßling nicht mehr zu
sammenhängend.
In sämtlichen Fällen sollen die Verdichtungsdrücke über
eine Zeitdauer von mindestens etwa 1 Min. angelegt werden,
um starke, zusammenhängende kompakte Preßlinge herzustellen.
Wenn das Cadmiumquecksilbertellurid bei Zimmertemperatur
zu einer vorerwärmten Matrize zugesetzt wird, sollen etwa
1-3 Min. zur Temperaturangleichung zur Verfügung stehen.
Die Angleichung, das Evakuieren und das Anlegen von
Druck können nacheinander oder auch nahezu gleichzeitig
durchgeführt werden. Nach dem Anlegen des Drucks über eine
bestimmte Zeit wird der Druck abgeschaltet und der kompakte
Preßling aus der Matrize entnommen. Ein Sintern der kompakten
Preßlinge ist nicht notwendig, da diese eine
Dichte von mindestens 97% der theoretischen Dichte, in den
meisten Fällen höher als 98%, und die benötigte physikalische
Festigkeit aufweisen. Der aus der Matrize entnommene
Preßling kann als zerstäubbares Target verwendet werden
oder er kann ggfs. geschnitten, geläppt und poliert werden,
bevor er als zerstäubbares Target zum Einsatz kommt.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen erläutert
45 g hochreines, polykristallines Cd x Hg1-x Te (x=0,15)
- Pulver wird bei Zimmertemperatur und mit einer Korngröße
unter 150 µm in eine Matrize mit einem Durchmesser
von 38 mm gegeben, die zuvor auf eine Temperatur von 200°C
erhitzt wurde. Die Matrize wird geschlossen, anschließend
auf einen Druck unterhalb 133 Pa evakuiert und danach einem
Verdichtungsdruck von 690 MPa ausgesetzt.
Nach drei Minuten wird der Druck weggenommen und
die erhaltene Scheibe wird aus der Matrize entfernt. Die
verdichtete Scheibe mit einem Durchmesser von 38 mm und
einer Dicke von 5 mm ist frei von Sprüngen, hat eine glatte
Oberfläche und eine Dichte von 99% der theoretischen
Dichte.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch die Matrize auf
eine Temperatur von 100°C vorerwärmt wird. Es wird eine
verdichtete Scheibe der gleichen Abmessung, frei von Sprüngen
und mit einer Dichte von 99% der theoretischen Dichte erhal
ten.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die Matrize auf eine Temperatur
von 50°C vorerwärmt wird. Es wird eine verdichtete
Scheibe der gleichen Abmessungen mit einer Dichte von 99% der
theoretischen Dichte erhalten. Der Preßling weist eine
Anzahl kleiner Sprünge auf, die jedoch den Zusammenhalt
des kompakten Preßlings nicht beeinflussen.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch eine Matrize mit
einem Durchmesser von 19 mm auf 100°C erwärmt wird. Die
Matrize wird vor dem Anlegen des Drucks nicht evakuiert.
Während der Verdichtung wird ein Druck von 940 MPa
angelegt. Es wird ein verdichteter Zylinder
mit einem Durchmesser von 19 mm und einer Länge von 20 mm
erhalten, der frei ist von Sprüngen und eine Dichte von
99%, bezogen auf die theoretische Dichte, aufweist.
Beispiel 1 wird wiederholt, wobei ein Cd x Hg1-x Te-Pulver
eingesetzt wird, wobei x=0,55 ist. Die Matrize
wird nicht vorerwärmt. Es wird eine Scheibe der
gleichen Abmessung mit einer Dichte von 98,5% erhalten.
Die Scheibe zeigt einige Sprünge.
Aus Beispiel 1, 2 und 4, in denen auf mindestens 100°C
vorerwärmte Matrizen verwendet wurden, ist ersichtlich,
daß im wesentlichen sprungfreie kompakte Preßlinge mit einem
großen Durchmesser und Dicken und einer Dichte von 99%,
bezogen auf die theoretische Dichte, aus fein verteiltem
Cadmiumquecksilbertellurid, in dem x etwa 0,15 ist, hergestellt
werden können. Die Beispiele 3 und 5 zeigen, daß
bei x oberhalb 0,2 und bei Matrizen mit einer Temperatur
unter 100°C große kompakte Stücke mit hoher Dichte erhalten
werden können, die jedoch nicht frei von Sprüngen sind.
45 g-Portionen von fein verteiltem, hochreinem, polykristallinem
Cadmiumquecksilbertellurid, in dem x einen Wert von
0,2-0,6 besitzt und auf Zimmertemperatur gehalten ist,
werden bei unterschiedlichen Verdichtungsdrücken in einer
Matrize mit einem Durchmesser von 38 mm, die auf eine Tem
peratur von 300°C vorerwärmt wurde und auf weniger als
113 Pa absolut evakuiert wurde, verdichtet. Die Verdichtungsdrücke
werden drei Minuten unmittelbar nach dem Schließen
und während der Evakuierung der Matrize angelegt. Nach der
Entnahme aus der Matrize werden die kompakten Stücke mit
einem Durchmesser von 38 mm und einer Dicke von 5 mm geprüft
und ihre Dichte untersucht. Die Ergebnisse sind in
nachstehender Tabelle I angegeben.
Wie aus den Ergebnissen von Beispiel 6 zu ersehen ist,
können kompakte Preßlinge, die frei von Sprüngen sind und
eine Dichte von mindestens 97% der theoretischen Dichte
aufweisen, dadurch hergestellt werden, daß fein verteiltes
Cadmiumquecksilbertellurid mit x-Werten von 0,2-0,6
in Formen von großem Durchmesser und Dicke unter Einsatz
von Verdichtungsdrücken in einem Bereich von 160-275 MPa
bei auf 300°C vorerwärmten Matrizen verdichtet wird.
Claims (11)
1. Zerstäubbares Target aus Cadmiumquecksilbertellurid der
allgemeinen Formel
Cd x Hg1-x Te,wobei x in einem Bereich von 0,14 bis 0,6 liegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß es ein kompakter Preßling aus fein zerteiltem Cad
miumquecksilbertellurid der gewünschten Zusammensetzung
mit Teilchen einer Korngröße unter 150 µm ist, wobei
die Teilchen im Preßling zu einer im wesentlichen aus
geglichenen Korngrößenverteilung vermischt sind und die
Dichte des Preßlings mindestens 97% der theoretischen
Dichte beträgt.
2. Target nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilchen überwiegend eine Korngröße von 44 bis
150 µm aufweisen.
3. Verfahren zur Herstellung eines zerstäubbaren Targets
nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
folgende Herstellungsschritte:
- a) Herstellung von fein zerteiltem Cadmiumquecksilber tellurid der gewünschten Zusammensetzung mit einer Korngröße unter 150 µm,
- b) Vermischen der fein zerteilten Cadmiumquecksilber tellurid-Teilchen, um eine im wesentlichen ausge glichene Korngrößenverteilung zu erhalten,
- c) Einfüllen einer vorbestimmten Menge an vermischten Teilchen in eine Matrize einer bestimmten Abmessung,
- d) Anlegen eines Verdichungsdruckes an diese Menge zum Verdichten des fein zerteilten Cadmiumquecksilbertellurids zu einem zusammenhängenden kompakten Preßling mit einer Dichte von mindestens 97% der theo retischen Dichte,
- e) Abschalten des Druckes und Entnahme des kompakten Preßlings mit vorbestimmter Abmessung aus der Matrize, wobei die vorbestimmte Menge der gemischten Teilchen zur Herstellung des kompakten Preßlings der vorbestimmten Abmessung ausreicht.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß Cadmiumquecksilbertellurid verwendet wird, bei dem
x einen Wert von etwa 0,14 bis etwa 0,20 besitzt, und
daß die Matrize auf eine Temperatur im Bereich von etwa
100 bis 300°C vorerwärmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Verdichtungsdruck von mindestens etwa 400 MPa
angelegt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5,
dadruch gekennzeichnet,
daß die Matrize etwa Raumtemperatur besitzt.
7. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichet,
daß Cadmiumquecksilbertellurid verwendet wird, bei dem
x einen Wert von etwa 0,20 bis 0,60 besitzt, daß die
Matrize auf eine Temperatur von etwa 300°C vorgewärmt
wird und daß der Verdichtungsdruck in einem Bereich
von etwa 160 bis 275 MPa liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Matrize vor oder während dem Anlegen des Ver
dichtungsdruckes auf einen Druck unterhalb etwa 113 Pa
absolut evakuiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß fein verteiltes Cadmiumquecksilbertellurid mit einer
Korngröße im Bereich von etwa 150 bis 44 µm verwendet
wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdichtungsdruck mindestens etwa 1 Minute ange
legt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdichtungsdruck in einem Bereich von etwa 400
bis 1100 MPa liegt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA316,105A CA1110421A (en) | 1978-11-09 | 1978-11-09 | Cadmium mercury telluride sputtering targets |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2944482A1 DE2944482A1 (de) | 1980-05-29 |
DE2944482C2 true DE2944482C2 (de) | 1988-09-08 |
Family
ID=4112934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792944482 Granted DE2944482A1 (de) | 1978-11-09 | 1979-11-03 | Verstaeubbares target und verfahren zu seiner herstellung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5565338A (de) |
CA (1) | CA1110421A (de) |
DE (1) | DE2944482A1 (de) |
FR (1) | FR2441582A1 (de) |
GB (1) | GB2037264B (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL60734A (en) * | 1979-08-30 | 1984-03-30 | Santa Barbara Res Center | Production of single crystal mercury cadmium telluride |
DE3300525A1 (de) * | 1983-01-10 | 1984-07-12 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Targets fuer die kathodenzerstaeubung |
DE3627775A1 (de) * | 1986-08-16 | 1988-02-18 | Demetron | Verfahren zur herstellung von targets |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2265872B1 (de) * | 1974-03-27 | 1977-10-14 | Anvar |
-
1978
- 1978-11-09 CA CA316,105A patent/CA1110421A/en not_active Expired
-
1979
- 1979-10-23 GB GB7936723A patent/GB2037264B/en not_active Expired
- 1979-11-03 DE DE19792944482 patent/DE2944482A1/de active Granted
- 1979-11-07 JP JP14343979A patent/JPS5565338A/ja active Pending
- 1979-11-09 FR FR7927738A patent/FR2441582A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1110421A (en) | 1981-10-13 |
FR2441582B1 (de) | 1985-04-19 |
FR2441582A1 (fr) | 1980-06-13 |
JPS5565338A (en) | 1980-05-16 |
DE2944482A1 (de) | 1980-05-29 |
GB2037264A (en) | 1980-07-09 |
GB2037264B (en) | 1982-09-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0761838B1 (de) | Target für die Kathodenzerstäubung und Verfahren zur Herstellung eines solchen Targets | |
DE3319346C2 (de) | ||
DE3039827A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines schneidwerkzeuges | |
DE4037733A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines indium/zinn-oxid-targets | |
DE102013103896B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Gegenstands für eine thermoelektrische Umwandlungsvorrichtung | |
DE1483246A1 (de) | Verfahren zur Herstellung amorpher Legierungen | |
DE3537191A1 (de) | Verbundtargetmaterial und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2000707A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen | |
DE19631107C2 (de) | Verfahren zur Bildung eines Einkristall-Diamantfilms | |
DE4012694A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines sinterkoerpers aus indium-zinnoxid | |
DE3019653A1 (de) | Verbesserung eines verfahres zur herstellung von platten-, band- oder folienfoermigen siliziumkristallkoerpern fuer solarzellen | |
DE2944482C2 (de) | ||
DE3019635A1 (de) | Verbesserung eines verfahrens zur herstellung von platten-, band- oder folienfoermigen siliziumkristallkoerpern fuer solarzellen | |
DE2806070C2 (de) | Hartstoff aus BCN und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3232069C2 (de) | ||
DE2012459A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Dotierungs st of f que He | |
EP1138653B1 (de) | Material für alterungsbeständige keramische Verdampfer | |
DE2812656A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines insb- duennschichtelementes | |
DE2803999C3 (de) | ||
DE2839550C2 (de) | ||
DE2522921A1 (de) | Molekularstrahl-epitaxie | |
DE3738738C1 (en) | Powder-metallurgical process for producing targets | |
DE2839577C2 (de) | ||
DE2811044C3 (de) | Piezoelektrische kristalline Filme | |
DE69531385T2 (de) | Herstellungsverfahren für ein Material für breitbandige optische Isolatoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |