本发明专利技术涉及一种移动加热器法（THM）生长的CdZnTe晶体欧姆结构器件的制备方法，属于辐射探测器材料及其器件制造工艺技术领域，本发明专利技术是采用移动加热器法制备CdZnTe晶体，并将CdZnTe晶体进行切片、倒角、磨片、抛光和腐蚀等后期工艺，最后在CdZnTe晶体上表面采用蒸镀或溅射方法制备100~300nm厚的金电极，为制作CdZnTe晶体欧姆结构器件提供了一种新的方法，也为最后制作CdZnTe探测器奠定基础。本发明专利技术的特点在于：采用移动加热器法制备单晶率高、尺寸大、晶体缺陷少、电阻率高的CdZnTe晶体样品。晶体的尺寸一般为10mm×10mm×3mm，电阻率2×1010Ω·cm；金电极的厚度为100~300nm。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种移动加热器法（THM）生长的CdZnTe晶体欧姆结构器件的制备方法，属于辐射探测器材料及其器件制造工艺
，本专利技术是采用移动加热器法制备CdZnTe晶体，并将CdZnTe晶体进行切片、倒角、磨片、抛光和腐蚀等后期工艺，最后在CdZnTe晶体上表面采用蒸镀或溅射方法制备100~300nm厚的金电极，为制作CdZnTe晶体欧姆结构器件提供了一种新的方法，也为最后制作CdZnTe探测器奠定基础。本专利技术的特点在于：采用移动加热器法制备单晶率高、尺寸大、晶体缺陷少、电阻率高的CdZnTe晶体样品。晶体的尺寸一般为10mm×10mm×3mm，电阻率2×1010Ω·cm；金电极的厚度为100~300nm。【专利说明】
本专利技术涉及一种，属于无辐射探测器材料及其器件制造工艺
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技术介绍
近年来，化合物半导体碲锌镉(CdMnTe，简称为CMT)成为国内外研究最为广泛的室温核辐射探测器材料。这主要是因为CMT的一系列优良特性:(I) CMT具有高的平均原子序数(~50)和高的密度(~6g/cm3)，因而探测效率更高，并且适合于在高能范围内的应用；(2) CMT具有大的禁带宽度，从而电阻率高、漏电流低，提高了探测器的能量分辨率，探测器可以在室温下工作；(3) CMT的载流子迁移率一寿命乘积值较大，这使CMT探测器具有良好的电荷收集效率；(4)由光子的积累作用所导致的直接能量交换产生了比闪烁体探测器更大的电流。这无论是对脉冲模式还是电流(电荷集成)模式的工作系统都很有利。CdMnTe具有较大的禁带宽度和较高的平均原子序数，适用于室温X射线、g射线探测器，随着CdMnTe材料的发展和新型器件的出现，CdMnTe材料在医学、空间科学、机场、港口安检、核废料检测及其它核
有着广阔的应用前景。但是由于探测器级别的CdMnTe晶体的电阻率比较高，欧姆接触比较难做。为此，我们需要寻找一种适合制备CdMnTe晶体欧姆接触的方法。CMT晶体生长中较为普遍采用的一种方法为布里奇曼(Bridgman)法。传统的垂直布里奇曼法设备简单，操作方便，晶体生长效率高。但是容易产生化学计量比偏离，导致晶体电阻率的下降，无法满足能谱仪和成像系统等方面的要求，且重复性较差。本实验采用了Te溶剂的移动加热器法(Traveling heater method, THM)生长CMT晶体。发现THM法能够解决CMT晶体生长中的多晶化、电学性能(r和mt值)低、成分分布均匀性差、结构缺陷严重等问题，是极具潜力的CMT晶体生长方法。THM法CMT晶体生长过程中，晶体的生长温度可以从原来的1150° C下降到700-900° C，低温生长能有效减少晶体中的结构缺陷，Te溶剂还可富集、吸收杂质，对晶体起提纯作用。采用THM法生长的CdMnTe晶体的电阻率比较大，一般是P型半导体，所以欧姆接触比较难做，但是我们测晶体的能谱响应时需要晶体跟金属之间形成良好的欧姆接触。欧姆接触的电极结构能很好的控制漏电流，减小噪声，提高器件响应度。鉴于CdMnTe晶体探测器具有空间分辨高、探测效率高、稳定性好、室温下工作无极化效应、造价低廉且易制成阵列成像器件等优点，对于探测器级CdMnTe晶体欧姆接触的制备工艺的研究是一项很有价值的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用移动加热器法(THM)制备CdMnTe晶体，并制作CdMnTe晶体欧姆结构，为制作高性能的CdMnTe探测器提供了新的方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 本专利技术一种移动加热器法(THM)生长CdMnTe晶体欧姆结构器件的制备方法，其特征在于，该方法包括如下的过程和步骤: Ca)晶体的制备:根据已知的先有技术，将生长用的坩埚用丙酮、王水各浸泡24h，然后用氢氟酸腐蚀石英坩埚0.5-2h，然后在真空干燥箱干燥2-3h，温度设置为50°C，在对坩埚内壁镀碳备用。然后将高纯度的Cd、Mn、Te单质按摩尔百分比含量分别为45%、5%、50%配料并装入石英坩埚，然后用机械泵和分子泵抽真空到KT4Pa数量级，最后将石英坩埚放到移动加热器炉子中，在70(T90(TC温度下，生长30天，然后降温，取出晶体； (b)切片:用实验室已有的设备进行切片，取晶锭中部长的比较好的晶体切成3mm厚的晶体备用，然后再根据晶片上的晶界将晶片中的单晶进行线切割，切成IcmXlcmX0.3cm的晶片备用； (c)倒角、磨片:采用wl4号金刚石研磨膏,在专用玻璃研磨台上对晶片边缘倒45度角，以防止研磨和抛光过程崩边；在专用玻璃研磨台上用wl4号金刚石研磨膏对晶片表面进行研磨。当晶片表面平整，没有大划痕时，改用w5-wl金刚石研磨膏进行细磨，磨至晶片表面无肉眼可见划痕为止； (d)抛光、腐蚀:经研磨的单晶其表面残存约10μ m厚的损伤层,采用0.5mm的Al2O3细粉与去离子水混合成抛光剂，在真丝金丝绒布上对晶片进行机械抛光。机械抛光后将晶片放入由2%Br2-CH30H腐蚀液和Br2-乳酸-乙二醇进行二步法化学抛光。直至在100倍光学显微镜下观察，晶片表面光亮平整，无划痕、麻点。然后将腐蚀过的样品用Ar吹干，获得富締的CdMnTe晶体； (e)制作电极:在上述CdMnTe晶体上表面采用蒸镀或溅射方法制备10(T300nm厚的金电极；然后将样品在真空中6(Tl50° C退火l-3h形成良好的欧姆接触，最后制得CdMnTe晶体欧姆结构器件。本专利技术是一种CdMnTe晶体欧姆结构制作方法，其特点在于，采用移动加热器法制备单晶率闻、缺陷少、电阻率闻的CdMnTe晶体样品。晶体的尺寸一般为IOmmX IOmmX3mm,电阻率？？109Ω.cm ;金电极的厚度为5(T300nm。同现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点: (I)移动加热器法(THM)是一种生长晶体的工艺。THM法能够解决CMT晶体生长中的多晶化、电学性能(P和μ τ值)低、成分分布均匀性差、结构缺陷严重等问题，是极具潜力的CMT晶体生长方法。THM法CMT晶体生长过程中，晶体的生长温度可以从原来的1150°C下降到70(T90(TC，低温生长能有效减少晶体中的结构缺陷，Te溶剂还可富集、吸收杂质，对晶体起提纯作用。(2)制备的样品通过腐蚀钝化过程后，能得到一定程度富Te表面，这非常利于器件形成欧姆结构，欧姆结构探测器相比于现在的CdMnTe金属?半导体?金属(MSM)结构探测器能很好的控制器件漏电流，减小噪声，提高器件响应度。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术一种CdMnTe晶体欧姆结构正视示意图。图2为本专利技术一种CdMnTe晶体欧姆结构俯视图。图3为本专利技术CdMnTe晶体欧姆结构的I_V曲线图。【具体实施方式】实施例1 本实施例的制备过程和步骤如下: Ca)晶体的制备:根据已知的先有技术，将生长用的坩埚用丙酮、王水各浸泡24h，然后用氢氟酸腐蚀石英坩埚0.5-2h，然后在真空干燥箱干燥2-3h，温度设置为50°C，在对坩埚内壁在900°C镀碳备用。然后将高纯度的Cd、Mn、Te单质按摩尔含量45%、5%、50%装入石英坩埚，然后用机械泵和分子泵抽真空到KT4Pa数量级，最后将石英坩埚放到移动加热器炉子中，在7本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种移动加热器法(THM)生长的CdMnTe晶体欧姆结构器件的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：（a）晶体的制备：根据已知的先有技术，将生长用的坩埚用丙酮、王水各浸泡24h，然后用氢氟酸腐蚀石英坩埚0.5?2h，然后在真空干燥箱干燥2?3h，温度设置为50℃，在对坩埚内壁镀碳备用。然后将高纯度的Cd、Mn、Te单质按摩尔百分比含量分别为45%、5%、50%配料并装入石英坩埚，然后用机械泵和分子泵抽真空到10?4Pa数量级，最后将石英坩埚放到移动加热器炉子中，在700~900℃温度下生长30天，然后降温，取出晶体；（b）切片：用实验室已有的设备进行切片，取晶锭中部长的比较好的晶体切成3mm厚的晶体备用，然后再根据晶片上的晶界将晶片中的单晶进行线切割，切成1cm×1cm×0.3cm的晶片备用；（c）倒角、磨片：采用wl4号金刚石研磨膏，在专用玻璃研磨台上对晶片边缘倒45度角，以防止研磨和抛光过程崩边；在专用玻璃研磨台上用wl4号金刚石研磨膏对晶片表面进行研磨。当晶片表面平整，没有大划痕时，改用w5?w1金刚石研磨膏进行细磨，磨至晶片表面无肉眼可见划痕为止;（d）抛光、腐蚀：经研磨的单晶其表面残存约10μm厚的损伤层，采用0.5mm的Al2O3细粉与去离子水混合成抛光剂，在真丝金丝绒布上对晶片进行机械抛光。机械抛光后将晶片放入由2%Br2?CH3OH腐蚀液和Br2?乳酸?乙二醇进行二步法化学抛光。直至在100倍光学显微镜下观察，晶片表面光亮平整，无划痕、麻点。然后将腐蚀过的样品用Ar吹干，获得富碲的CdMnTe晶体；（e）制作电极：在上述CdMnTe晶体上表面采用蒸镀或溅射方法制备100~300nm厚的金电极；然后将样品在真空中60~150°C退火1?3h形成良好的欧姆接触，最后制得CdMnTe晶体欧姆结构器件。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王林军，沈萍，张继军，沈敏，吴文其，周捷，姚蓓玲，唐可，黄健，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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