碲锌镉晶体表面处理、金属电极接触特性及其in掺杂行为

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1、两北T业上学T学埤十学位论文摘要Cdl。ZIkTc(CZT)晶体具有优异的光电性能，是迄今制造室温X射线及T射线探测器最为理想的半导体材料。尽管对CzT的研究由来已久，但在czT晶体的表面处理、金属与CdzIlTc晶体接触及h掺杂特性研究上尚存在诸多难题，本文对之进行了探索。CzT晶体钝化工艺主要是为了减小晶体表面富Tc层的电导，减小表面漏电流，提高czT探测器的性能。钝化可以是物理或者化学过程，可以给晶体表面提供与外界成化学和电学惰性的绝缘层。处理的方法主要有：(1)在晶体表面沉积绝缘物质(zns和Si02)；(2)在晶体表面制备本征薄膜层(氧化物、硫化物以及氟化物)；(3)原位生长

2、宽禁带的Ⅱ．Ⅵ化合物异质结。用NH4／I{202对a玎晶体钝化，表面主要生成了Tc02。钝化后(【c川+【zn】ⅥTc】原子比接近于1，表明钝化后表面更接近aⅡ的标准化学计量配比，而且改善了晶体近表面区的晶体结构，同时钝化后明显新增了0的含量。光致发光(PU特性研究结果表明，钝化不仅减小了晶体表面的陷阱态密度，而且减小了与Cd空位复合的深能级杂质浓度。用A舀l皿t4339B高阻仪进行了CzT晶片二y特性测试以及Agil如t4294A高精度阻抗分析仪进行了a强晶片的c-y特性研究，结果表明钝化均能不同程度提高All／CzT接触的势垒高度，减小漏电流。主要原因是在Au／czT表面钝化生成的

3、Tc02氧化层增加了接触势垒高度，并减小了电荷因隧道效应而穿过氧化层Tc02的几率。采用同步辐射x射线光电子能谱分析结果计算了All／CzT接触的势垒高度，腐蚀和钝化处理后All／czT接触的schonky势垒高度分别是0．船±o．02eV和1．17±o．02ev。根据^y测试结果计算出钝化前后的schotIl【y势垒高度分别是O．85±o．02eV和0．96±O．02eV。用c．y方法测试出钝化前后Schom哆势垒高度分别是1．39±o．02cV和1．51m02ev。研究了溅射沉积不同金属与czT晶体接触的电学性能。厶y测试和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明，An是与CzT晶体最

4、适合的电学接触材料，可以与高阻CzT晶体形成近乎理想的欧姆接触，而与低阻a玎晶体形成了0．95±0．02eV的schottl【y接触势垒。x射线光电子能谱分析，形成欧姆接触的原因主要是捕理由于Au原子在退火的时候扩散进入高阻czT晶体中，同时cd与Tc原子扩散进入Am接触层。扩散的A．u未与CZT晶体中的任何元素形成化合物，而是形成了重掺杂层以及欧姆接触。光致发光谱分析结果表明，互扩散的施主【Au】3+与受主【Vcd】2．在溅射过程中进行了复合。同时，Au接触的施主复合体峰(Dc唧曲强度明显强于无Au接触的czT晶体复合体峰的强度，施主M“】“和阻口“·眩】+可以与【、rGdr空位进行

5、复合并产生不同的缺陷复合体。对h掺杂CzT晶体特性通过10K下的光致发光能谱(PL)和室温下的红外透过率能谱来进行了分析研究。分析结果表明，h原子代替Cd空位【p乙】“，形成了电离施主泐翻+，以及单负性缺陷复合体A-中心【Jh乞岵r和中性缺陷复合体【2^去略】o和【如玉·(屹略)一】oa根据高阻h掺杂a玎晶体位于1．6014cV的浅能级施主一受主对峰(DAP)位置，得出位于E璐=13．3mcv的浅施主能级【蛔】+和位于‰=29．5meV的浅受主能级【V舀-地】．．同时根据c【IznTb：h晶体的10K～60K的PL温度依存关系，得出电离能分别为65．5meV的深施主能级mⅫ广和87．4

6、meV的深受主能级【Vcdr。用傅立叶变换红外能谱仪(FI：m)测试了掺杂czT与未掺杂czT晶体的红外透过率。未掺杂的CzT晶体红外透过率为58％。掺杂h分别为10ppm、15ppm和30ppm时，czT晶体红外透过率平均值分别为37％、21％和4％．czT晶体的红外吸收机理可以归结于晶体的晶格吸收与自由载流子吸收。关键词：cd确毗IIbx射线和丫射线探测器，缺陷，电阻率，光致发光谱，金属一半导体接触，退火，掺杂行为两北丁业上学T学{噬卜掌慢论文ABSTRACTcdl哇z

7、lJ'e(c2刃possesScscxcellentoptoelcctfonicpIopcniesandisth

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