碲锌镉单晶体生长的缺陷研究

《碲锌镉单晶体生长的缺陷研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东理丁大学硕士学位论文摘要CdZnTe单晶体是最重要的红外光电子材料之一，它既可用作高性能红外探测器HgCdTe的外延衬底材料，同时也是制备高能x射线、，，射线探测器和高性能太阳能电池的重要材料。组分偏析和位错是CdZnTe晶体的两种主要缺陷。本文主要研究了晶体生长工艺参数对长晶过程中组分偏析和热应力场(位错)的影响，探索了CdZnTe晶体的生长工艺参数。采用加速坩埚旋转技术．垂直布里奇曼(ACRT-VB)法生长-j'040的Cd096Zn004Te单晶体，利用红外分光光度计测定晶片的红外透射曲线，最大斜率切线法测定截止波长，进而计算截止能量和该点的zn组

2、分，绘制了晶锭轴向剖面的Zn组分等高线图。分析结果表明，ACRT可以显著减小晶体组分的径向偏析，ACRT可以同时显著改善晶体组分的轴向偏析，晶锭中部存在zn组分轴向和径向皆均匀的区域，约占晶锭体积的三分之一以上。建立了垂直布里奇曼法CdZnTe单晶位错研究的热弹性模型，采用MSC．Mare有限元软件模拟了晶体内的热应力场，研究了温度梯度、坩埚内壁碳膜厚度、坩埚移动速率等长晶参数对晶体内热应力的影响。模拟结果表明，轴向上，晶体底部的热应力明显高于晶体底部的热应力；径向上，与坩埚接触的晶锭边缘部分的热应力明显高于晶锭中心处的热应力；在坩埚底与坩埚侧壁接触位置处存

3、在最大热应力。在炉膛温度梯度为5K／cm-20K／cm范围内，炉膛温度梯度的变化对晶体内的热应力影响较为显著，当炉膛温度梯度超过20K／crn继续增加时，炉膛温度梯度的变化对热应力影响较小。坩埚内壁是否镀有碳膜显著影响了晶锭边缘处热应力的大小，碳膜厚度对晶锭轴心处的热应力影响较为明显；与石英坩埚相比，用石墨坩埚生长晶体，最大热应力减小可达78％。在O．5mm／h～3mm／h范围内，坩埚移动速率对晶体内的热应力影响甚微。应用Everson腐蚀剂显示晶体内的位错，采用蚀坑密度法统计了晶体内的位错密度。晶片边缘位置处的蚀坑密度大于晶片中心处的蚀坑密度；晶体底部的蚀

4、坑密度明显大于晶体中上部的位错密度，其实验结果定性地验证了计算结果。关键词：晶体生长，碲锌镉，组分偏析，位错，热应力，加速坩埚旋转技术山东理T大学顶上学位论文摘要ABSTRACTCdZnl’eisoneofthemostimportantinfraredelectro．opticalmatedals．Themostcon'lnlonuseofCdZnTeisasthesubstratefortheepitaxyofHgCdTeinfrared(IR)detectorwafers，aswellasthematerialsforthemanufactureoft

5、hex—ray,，，一raydetectorsandhighperformancesolarcells．SolutesegregationanddislocationwhichseriouslydeterioratetheopticalandelectricalpropertiesofthematerialsaretwomaindefectsforCdznTe．Inordertoeliminatethedefects．t11eeffectsofthecrystalgrowthparametersonthesolutesegregationandthedisl

6、ocationwereexaminedinthisPaDer．Two040Cdo％Zno．onTewerepreparedbyverticalBridgmanmethod谢thacceleratedcruciblerotationtechnic(ACIU二VB、．Theinfraredlight仃ansmissioncurvesofthewafersweremeasuredwithFTIR，andthecut-0ffwavelengthofeachcurvewasdeterminedbythetangentwiththemflxiinui-flslope．T

7、herefore，theZnsoluteconcentrationofonedotonthewafercouldbeealcutatedaccordingtoitscut．o仃wavelength．neZnsolutedistributioncontourgraphofaningotlongitudinalsectionwasobtained．Itshowsthat，ACRTdecreasestheradialsolutesegregationofZnintheingotremarkably,evenmakeitdisappear．ACRTcanalsoim

8、provetheaxialsegregationZn