The invention discloses a preparation method for directionally growing cadmium zinc telluride film on graphene substrate. First, single layer graphene is prepared on copper foil by CVD method, and then a directionally grown cadmium zinc telluride film is prepared on graphene substrate by near space sublimation method. By setting the distance between the substrate and the sublimation source, the invention realizes the near-space sublimation preparation of thin films. Graphene material is used as the substrate structure, and the lattice matching degree of the target CdZnTe thin film is high, thereby realizing the preparation of well-oriented CdZnTe thin films. The invention aims to prepare directional CdZnTe thin films on graphene substrates by sublimation into space, so as to realize low loss of carrier transmission between upper and lower poles, improve the carrier transmission speed of devices and increase the transmission speed of devices. Compared with CdZnTe single crystal growth process, the method has the advantages of simple process, low cost, large area preparation and high feasibility of batch growth.
【技术实现步骤摘要】
在石墨烯衬底上定向生长碲锌镉薄膜的制备方法
本专利技术涉及一种碲锌镉材料的制备方法,特别是一种碲锌镉薄膜的制备方法,还涉及一种制备大面积碲锌镉材料制备方法,属于无机非金属材料制造工艺
技术介绍
CdZnTe是重要的II-VI族化合物半导体,由于其具有较高的平均原子序数、优异的载流子传输性能和较大的禁带宽度,可以广泛应用于制备高能核辐射探测器,用这种材料制备的探测器具有吸收系数大、计数率高等优势,并且在室温下即可有效工作。由于其具有良好的光电性能,在环境监测、核物理技术、射线分析、安全检测、医学成像以及空间科学研究方面显现出巨大的优越性。但由于CdZnTe固有的物理特性,熔体法生长的晶体存在成分不均匀性、晶界、孪晶、位错、夹杂相与沉淀相等许多缺陷,且制备晶体结构成本高、时间长、工艺复杂,CdZnTe单晶材料不适合大面积平板探测器。为此,要寻找一种适合制备大面积CdZnTe薄膜、成本低的方法。薄膜制备工艺相比单晶生长工艺简单,成本更低,批量生长可行性高,且基于薄膜的平面特性适合制备大面积的平板探测器。目前国际上对CdZnTe薄膜探测器的研究仍处于起步阶段。CdZnTe薄膜可由化学方法制备,也可通过物理气相沉积得到。在这些薄膜制备方法中,近空间升华法是最有前途的一种方法,这种方法成本低、速度快、质量好,适用于大面积沉积薄膜。目前,近空间升华法已用于CdTe薄膜的制备,但在CdZnTe薄膜的制备上较少。采用近空间升华法制备的CdZnTe薄膜是多晶薄膜,薄膜生长一般是无取向的杂乱无章的,相对来说,这样的薄膜较难实现高电阻、低缺陷,这对其在高性能辐射探测器上 ...
【技术保护点】
1.一种在石墨烯衬底上定向生长碲锌镉薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)衬底制备及预处理:采用CVD方法制备衬底,具体方法如下:用丙酮溶液清洗铜箔,以除去铜箔表面的有机杂质,再将上述清洗干净的铜箔放入CVD生长室中,通入氩气控制压强为100~600mTorr,并以10~50sccm的流速通入氢气,加热到500~2000℃并保持10~60min,然后除去铜箔表面氧化物,继续保持温度不变,分别以1~20sccm的流速通入甲烷和氢气的混合气体10~30min,控制CVD生长室中氢气在混合气体中的体积分数为10‑80%,在铜箔上生成的产物即为石墨烯薄膜;然后停止通入甲烷,在上述氩气和氢气环境中,将石墨烯薄膜在CVD反应室中进行自然冷却,备用;(2)CdZnTe薄膜生长过程:采用近空间升华法,用无尘布蘸取酒精擦拭清洗反应腔体,除去反应腔体内杂质;研磨碲锌镉单晶为粉末状作为升华源,放入反应腔体内,将在所述步骤(1)中制备好的石墨烯薄膜作为近空间升华的衬底,将衬底放入反应腔内,开机械泵抽真空,将反应腔体内气压抽至5Pa以下;调节衬底和升华源之间的距离不大于10mm;将升华源及衬底分别加热 ...
【技术特征摘要】
1.一种在石墨烯衬底上定向生长碲锌镉薄膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)衬底制备及预处理:采用CVD方法制备衬底,具体方法如下:用丙酮溶液清洗铜箔,以除去铜箔表面的有机杂质,再将上述清洗干净的铜箔放入CVD生长室中,通入氩气控制压强为100~600mTorr,并以10~50sccm的流速通入氢气,加热到500~2000℃并保持10~60min,然后除去铜箔表面氧化物,继续保持温度不变,分别以1~20sccm的流速通入甲烷和氢气的混合气体10~30min,控制CVD生长室中氢气在混合气体中的体积分数为10-80%,在铜箔上生成的产物即为石墨烯薄膜;然后停止通入甲烷,在上述氩气和氢气环境中,将石墨烯薄膜在CVD反应室中进行自然冷却,备用;(2)CdZnTe薄膜生长过程:采用近空间升华法,用无尘布蘸取酒精擦拭清洗反应腔体,除去反应腔体内杂质;研磨碲锌镉单晶为粉末状作为升华源,放入反应腔体内,将在所述步骤(1)中制备好的石墨烯薄膜作为近空间升华的衬底,将衬底放入反应腔内,开机械泵抽真空,将反应腔体内气压抽至5Pa以下;调节衬底和升华源之间的距离不大于10mm;将升华源及衬底分别加热到400~650℃和200~550℃;进行CdZnTe生长10~500min,在石墨烯薄膜上生成的产物即为CdZnTe薄膜,得到CdZnTe薄膜样品;然后关闭加热源,关机械泵,待...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄健,谷青苗,周新雨,杨帆,邹天宇,唐可,黄浩斐,王林军,
申请(专利权)人:上海大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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