【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碲镉汞双色红外探测器材料，尤其是涉及一种生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料、制备方法及用途。
技术介绍
1、由于可实现同时从两个波段获取目标信息，提高对复杂环境的探测能力，在导弹预警、资源遥感卫星、机载侦察、精确制导等领域具有潜在的应用前景，双色探测器是未来红外探测器的重要发展方向之一。
2、目前双色探测器的研制路线主要有两条：其一为制备三层载流子类型相同的碲镉汞材料，并通过台面刻蚀和离子注入实现像元的分离和pn结的形成；其二为通过原位掺杂技术直接形成背靠背的pn结，后续通过台面刻蚀实现像元的分隔。碲镉汞n-p-n器件属于第二种路线。相比于第一种路线，n-p-n结构路线不需要进行离子注入，去除了注入损伤，同时简化了制备工艺，对实现高性能n-p-n双色探测器的批量生产至关重要。
3、目前，n-p-n结构碲镉汞材料的制备主要依托于分子束外延技术(mbe)，mbe可实现两层n型掺杂材料的精确控制生长，同时可进行原位as掺杂，并依靠后续的高温热处理as激活过程实现p型层的制备。相比于前述的第一种双色探测器的研制路线，该基于mbe的n-p-n技术不需要离子注入，有效去除了注入损伤，然而后续的高温热处理激活过程会导致元素的过度扩散，容易损坏所设计的界面结构，同时难以保证高激活率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料、制备方法及用途，该材料可用于制备高性能n-p-n
2、本专利技术实施例提供的一种生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料，材料包括从下到上依次层叠设置的：衬底材料、第一n型层、p型层、第二n型层，第一n型层、p型层、第二n型层通过富汞液相外延技术原位形成n-p-n结。
3、根据本专利技术实施例的一种生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料，所述材料通过从富汞熔体外延生长的方法进行制备。富汞液相外延技术能够实现as的原位掺杂和激活，激活率接近100％，可直接制备高质量p型材料，是研制n-p-n结构双色材料的重要技术路线。和基于mbe技术的n-p-n结构材料相比，采用富汞液相外延技术因其采用准平衡态的生长模式，更容易实现高晶体质量材料的制备；同时因其可实现as的原位掺杂和激活，去除了后续的高温热处理激活工艺，在保证高激活率的同时简化了制备工艺，对提升双色探测器的批产能力至关重要。
4、根据本专利技术的一些实施例，所述衬底材料为碲锌镉(cd1-yznyte)，其中，y值小于1。
5、根据本专利技术的一些实施例，所述第一n型层为碲镉汞(hg1-xcdxte)，其中，x值小于1，可通过富碲或富汞液相外延技术在衬底材料上进行外延生长来制备，生长过程中加入in元素，实现n型掺杂。
6、根据本专利技术的一些实施例，所述第一n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
7、根据本专利技术的一些实施例，所述p型层为碲镉汞(hg1-xcdxte)，其中，x值小于1，通过富汞液相外延技术在第一n型层材料上进行外延生长来制备，生长过程中加入as元素，实现p型掺杂并原位激活。
8、根据本专利技术的一些实施例，所述p型层的厚度小于4μm，p型掺杂浓度的范围为1×1016cm-3至1×1018cm-3。
9、根据本专利技术的一些实施例，所述第二n型层为碲镉汞(hg1-xcdxte)，其中，x值小于1，通过富汞液相外延技术在p型层上进行外延生长来制备，生长过程中加入in元素，实现n型掺杂。
10、根据本专利技术的一些实施例，所述第二n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
11、本专利技术提供的一种生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料的制备方法，所述方法包括：
12、(1)准备衬底材料；
13、(2)采用含in元素的富碲或富汞熔体在衬底材料上液相外延生长第一n型层；
14、(3)采用含as元素的富汞熔体在第一n型层上液相外延生长p型层；
15、(4)采用含in元素的富汞熔体在p型层上液相外延生长第二n型层；
16、(5)通过热处理消除汞空位。
17、本专利技术实施例提供的基于富汞液相外延技术制备的碲镉汞n-p-n结构双色材料，通过台面刻蚀、钝化等工艺可实现n-p-n双色器件的制备。
18、根据本专利技术实施例的生长过程中原位成结的碲镉汞n-p-n结构双色材料的制备方法，该方法通过富汞液相外延技术重点实现p型层的原位制备，包括原位掺杂和原位激活，相比于离子注入成结技术路线和以mbe为基础的n-p-n技术路线，降低了缺陷密度，有望提升器件性能；同时简化了制备工艺，有望提升高性能双色器件的批产能力。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术采用富汞液相外延技术制备n-p-n结构双色材料，准平衡态模式生长的液相外延技术可以保证高晶体质量材料的制备，同时富汞条件可以实现as的原位掺杂并激活，激活率接近100％。该方法在保证材料质量的基础上，实现了原位p型掺杂，不需要离子注入成结过程，去除了离子注入导致的损伤，简化了制备工艺；不需要后续的高温热处理激活过程，激活率接近100％，保证了器件的性能，同时进一步简化了制备工艺。
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1.一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，材料包括从下到上依次层叠设置的衬底材料、第一n型层、p型层、第二n型层；
2.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第一n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
3.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述p型层的厚度小于4μm，p型掺杂浓度的范围为1×1016cm-3至1×1018cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第二n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第一n型层通过富碲或富汞液相外延技术在衬底材料上进行外延生长来制备，生长过程中加入In元素，实现n型掺杂。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述p型层通过富汞液相外延技术在第一n型层材料上进行外延生长来制备，生长过程中加入As元素
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第二n型层通过富汞液相外延技术在p型层上进行外延生长来制备，生长过程中加入In元素，实现n型掺杂。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料的制备方法，其特征在于，通过热处理消除汞空位的热处理温度大于100℃、热处理时间大于10分钟。
10.一种根据权利要求1-7任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料的用途，其特征在于，通过对该材料进行台面刻蚀、钝化用于实现n-p-n双色器件的制备。
...【技术特征摘要】
1.一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，材料包括从下到上依次层叠设置的衬底材料、第一n型层、p型层、第二n型层；
2.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第一n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
3.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述p型层的厚度小于4μm，p型掺杂浓度的范围为1×1016cm-3至1×1018cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第二n型层的厚度大于2μm，n型掺杂浓度小于1×1017cm-3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种碲镉汞n-p-n结构双色材料，其特征在于，所述第一n型层通过富碲或富汞液相外延技术在衬底材料上进行外延生长来制备，生长过程中加入in元素，实现n型掺杂。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：起文斌，孔金丞，王文金，张阳，吴军，江先燕，杨晋，姜军，邓文斌，姬荣斌，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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