[發(fā)明專利]一種生長碲鎘汞薄膜的靶材制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010153604.1
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN102234765A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 孔金丞;孔令德;趙俊;王光華;張鵬舉;姬榮斌
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發(fā)明涉及一種生長碲鎘汞薄膜的靶材的制作方法，屬靶材制備領域。

背景技術

碲鎘汞(Hg_xCd_1-xTe)是一種化合物半導體，具有優(yōu)良的光電響應性能，用于制造紅外焦平面器件。晶態(tài)碲鎘汞的生長工藝難度較大，制備成本高昂，難以獲得大尺寸的材料，因此，要大面積、大尺寸生長紅外焦平面器件所需的碲鎘汞薄膜，直接采用晶體碲鎘汞來做靶材幾乎不可能。

生長碲鎘汞薄膜的現有方法主要有：磁控濺射法(Magnetron?Sputtering)、激光脈沖沉積法(PLD)、液相外延法(LPE)、化學氣相沉積法(CVD)、金屬有機物氣相沉積法(MOCVD)、分子束外延法(MBE)。其中，磁控濺射法、激光脈沖沉積法具有設備造價低、方法簡單、所得薄膜質量高等特點，因而廣泛應用于科研和工業(yè)領域。而薄膜質量的好壞與靶材有直接關系，因此靶材的制備尤為關鍵。

目前常用的幾種碲鎘汞制靶方法有：拼接靶、鑲嵌靶和燒結靶。拼接靶是將體晶碲鎘汞(c-MCT)按靶托的形狀拼接在一起，其缺點是浪費原材料、靶材致密性不好，由于拼接縫的存在，易造成污染，使輝光放電不穩(wěn)定。鑲嵌靶的缺點是有效濺射面積很小，另外，由于其骨架也被濺射，增大了污染的可能。燒結靶是燒結法制備碲鎘汞靶材，但也存在不足：首先，燒結容器的選擇是一個必須考慮的重要因素，若采用金屬容器，則由于汞(Hg)會與金屬發(fā)生反應形成汞齊污染靶材，若采用常用的高純石英作容器，由于汞(Hg)的飽和蒸汽壓很高，汞(Hg)的分壓較大，容易產生爆炸；其次，汞(Hg)易揮發(fā)，會導致靶材組分的改變，從而增大對靶材組分控制的難度；再次，燒結法制備碲鎘汞還存在碲鎘汞容易被氧化，使靶材成分改變的問題，因而燒結法也不適合用來制備碲鎘汞靶材。

發(fā)明內容

針對現有靶材制作方法存在的不足，本發(fā)明提供一種鍍膜設備中的靶材制備方法，用以制備碲鎘汞(Hg_xCd_1-xTe)薄膜。

本發(fā)明提供的生長碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，其特征在于采用晶態(tài)碲化鎘(CdTe)、碲化汞(HgTe)做原材料，通過以下工藝步驟來實現：

A.確定靶材組分，根據所需要制備的Hg_xCd_1-xTe(0≤x≤1)，確定靶材中碲(Te)、鎘(Cd)、汞(Hg)三種元素的物質的量之比1∶1-x∶x；

B.質量計算，按步驟A中所需比例計算CdTe和HgTe的質量；

C.研磨，在操作箱中，用瑪瑙研缽將塊狀CdTe和HgTe分別研磨成粒度為200目以下的粉末，整個研磨過程均充以高純N₂保護；

D.稱量，將研磨好的CdTe、HgTe粉末按步驟B中的計算值分別稱量；

E.混合，將稱量好的粉末倒入潔凈的容器中，充分混合均勻；

F.冷軋，將混合均勻的粉末放入靶托的凹槽中，鋪設均勻并保持表面平整，在混合粉末上面覆蓋一層硫酸紙，蓋上圓形蓋子，再將靶托放入一對不銹鋼圓錠中，在其軸向緩慢、均勻加壓，壓力為10～20MPa，加壓過程間隔進行，以使其自然釋放壓力，整個加壓過程耗時為12h。

本發(fā)明提供的生長碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，制備靶材的原材料中可以摻入雜質元素。

本發(fā)明的有益效果是：通過采用該方法制備的靶材，致密性高、靶材組分均勻、成分可調、易于實現雜質原子的摻入；用該靶材制備出的薄膜均勻、光亮、附著率較好。

附圖說明

圖1為碲鎘汞靶材的冷軋過程示意圖；

圖2為采用本發(fā)明方法制備的磁控濺射設備用的碲鎘汞靶材；

圖3為使用本發(fā)明方法制得的碲鎘汞靶材生長出的碲鎘汞薄膜；

圖4為利用本發(fā)明制作的靶材制備出的非晶態(tài)碲鎘汞(a-MCT)薄膜和多晶碲鎘汞(c-MCT)薄膜的XRD圖譜，從圖可知，改變生長條件，可以獲得非晶和多晶結構的碲鎘汞薄膜。

具體實施方式

以下結合附圖，以磁控濺射設備中的碲鎘汞靶材的制作過程為實施例，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于下面的實施例。

實施例一：

本實施例以制備成分為Hg_0.78Cd_0.22Te的靶材為例，其具體步驟如下：