cdznte晶片表面化学处理及欧姆接触特性的研究

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1、摘要本论文对机械抛光的CdznTe晶片表面化学抛光、化学钝化及接触电极制备原理与方法进行了研究。通过对比实验发现，用2％Br-MeoH对CdZnTe晶片表面进行化学抛光，腐蚀速率平稳且易于控制，能获得光亮平整表面。采用2％Bf-Me0H腐蚀后，cdZrlTb的(11I)Cd极性表面因沉积一层薄的多晶Te而变成富Te的菲极性表面。PL谱分析发现，腐蚀后的CdznTe晶片表面的深能级缺陷消除，表面杂质和缺陷态密度降低，表面晶格的完整性增强。与机械抛光的CclznTe晶片相比，经2％B卜MeoH腐蚀过的CdZnTe晶片表面可与Au形成更

2、好的欧姆接触，其ohlllicny值可以达到O，991以上。但是经B卜MeOH腐蚀过的表面富Te会使表面漏电流增加30个数量级。随着在大气中放置时间的延长，表面漏电流又逐渐下降，并在两个星期后趋于稳定，但仍比未腐蚀前高2～3个数量级。这是富Te表面在大气中不完全氧化的结果，此时表面的Te4十／，r-eo比为O．668。这种不完全氧化的主要原因是活性表面对大气中其它杂质吸附的结果。为了保持良好的欧姆接触，Br．Me0H腐蚀后应迅速镀电极，并在O．5h内对未镀电极表面进行钝化。钝化研究发现，与机械抛光的CdZnTe晶片相比，15叭％K

3、OH、15吼％H202、10、^n％NH4F／lO、vt％H202、先15袱％KOH后15砒％H202、15叭％KOH，15、vt％H202五种钝化剂均可将表面漏电流降低1也个数量级。与Br．MeOH腐蚀过的表面相比，表面漏电流降低4~6个数量级，并且能保持Br．MeOH腐蚀的cdznTe晶片与Au良好的欧姆接触。XPS分析发现，在NH4F／H202或H202等弱酸性钝化体系中钝化后的表面富Te，而在KOH或KOH／H202等碱性钝化体系中钝化后的表面富Cd。通过在碱性溶液中生成Te032‘是去除cdzrfre晶片表面富集Te最有

4、效的手段，而通过在弱酸性溶液中生成气相TeF6是去除表面富集Te次有效的手段。与其它四种钝化剂相比，在NH4F幔02钝化体系中，cdznTe晶片表面能得到最有效的钝化，表面漏电流最小，表面富集的Te全部氧化成Te02，形成了最厚的氧化膜。而且表面Cd／zn，re的原子比为O．884／o．050／l，最接近Cdo9zIl0lTe晶片的化学计量配比Cd厂k亿n=O．9，l／o．1。AFM分析发现，经N也F／H202钝化后的晶片表露的平均租糙度进一步降低，表面变得更平整光滑。PL谱分析发现，NH4F，H202钝化可进一步减少表面较深能级

5、的缺陷和杂质，使缺陷、杂质能级变浅。机械抛光、Br-MeOH腐蚀和随后的NH4F，H202钝化后的三种表面均在价带上O．113ev左右处有一个受主能级，此能级是p白的电离引起的。两北J．业人学[学博十学位论文XPS分析还发现，机械抛光的CdZnTc(111)A、B两面分别富Cd和富Tc，而Br．MeOH腐蚀和NH4F，H202钝化的两面均富Te，这是反应产生的Te沉积引起的。NH4F，H202钝化可去除表面沉积的Te，且钝化表面比Br-Me0H腐蚀过的表面更接近CdZnTe的化学计量配比。二矿测试发现，B卜MeOH腐蚀有助于提高C

6、dZnTe的临界场强，可使未掺杂p型Cd09znoITe晶片的临界场强66．7V，cm提高到333V／锄。退火研究发现，Au在200℃下时能在CdznTe晶体中显著扩散。退火20min可降低A嘶．CdznTe的接触势垒，得到快速有效的欧姆接触。另外，60℃下退火2h也能获得欧姆特性良好的Au，p．CdznTe接触。在退火过程中，Au大量向CdznTc近表面区扩散，且不与CdZnTe中的元素形成任何稳定化合物。同时，Cd和Te也向Au层微弱扩散，且cd比Tc扩散快。对于Al却．CdZnTe接触，在退火过程中Au作为受主对p．Cdzn

7、Te的近表面区进行p型重掺杂，适当的退火可形成M．p+一p型欧姆接触。对于A毗1一CdZnTc接触，在退火过程中Au作为受主对n-CdZnTe的近表面区进行补偿，适当的退火可形成高密度的复合中心而获得欧姆接触。Au在未掺杂的p．cdzflTb晶体中主要以较慢的替位式扩散，大部分Au作为受主占据‰形成即“玉】。而在掺In的n-CdznTe中Au主要以较快的间隙式扩散，大部分Au以[加玉一爿“一】复合体的形式存在。A仉e02／p．CdznTe(111)B型结构的接触势垒为O．75eV，经100℃退火1h后降低到O．68ev；而Au门b

8、02／n．CdznTc(111)B型结构的接触势垒为O．85eV。200℃下退火20miIl或100℃下退火1h，Au均没有与CdZnTe中的任何元素形成新的稳定化合物。另外，CdZflTe的(531)面可以作为制作器件的备选面。uv分析发现，Cd