[發明專利]一種柱狀結構CdZnTe薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201310280052.4
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103343389A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 王林軍;王君楠;黃健;姚蓓玲;唐可;朱悅;張凱勛;陶駿;沈心蔚
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B28/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種柱狀結構CdZnTe薄膜及其制備方法，屬于無機非金屬材料制造工藝技術領域。

背景技術

CdZnTe是重要的???????????????????????????????????????????????-族化合物半導體，由于其具有較高的平均原子序數和較大的禁帶寬度，所以用這種材料制備的探測器具有較大的吸收系數、較高的計數率，尤其不需任何的冷卻設備就能在室溫下工作。其優越的光電性能，可廣泛應用于X射線熒光分析、安全檢測、醫學成像以及空間研究。但由于CdZnTe固有的物性，熔體法生長的晶體存在成分不均勻性、晶界、孿晶、位錯、夾雜相與沉淀相等許多缺陷，CdZnTe單晶材料不適合大面積平板探測器。為此，我們要尋找一種適合制備大面積CdZnTe薄膜、成本低的方法。

薄膜制備工藝相比單晶生長工藝簡單，成本更低，批量生長可行性高，且基于薄膜的平面特性適合制備大面積的平板探測器。目前國際上對CdZnTe薄膜探測器的研究仍處于起步階段。CdZnTe薄膜可由化學方法制備，也可通過物理氣相沉積得到。在這些薄膜制備方法中，近空間升華法是最有前途的一種方法，這種方法成本低、速度快、質量好，適用于大面積沉積薄膜。目前，近空間升華法已用于CdTe薄膜的制備，但在CdZnTe薄膜的制備上較少。

采用近空間升華法制備的CdZnTe薄膜是多晶薄膜，薄膜生長一般是無取向的雜亂無章的，相對來說，這樣的薄膜較難實現高電阻、低缺陷，這對其在高性能輻射探測器上的應用造成影響。為了適應高能輻射探測器的應用，制備高質量柱狀定向生長的CdZnTe薄膜可以一定程度上彌補多晶薄膜的缺陷。這種柱狀結構的CdZnTe薄膜與普通CdZnTe薄膜相比，具有缺陷少、電阻率高等優點，適合制作輻射探測器。

發明內容

本發明的目的是采用近空間升華方法制備少缺陷、高電阻率的柱狀結構CdZnTe薄膜，為制作高性能輻射探測器提供了新的方向。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種柱狀結構高質量CdZnTe薄膜的制備方法，包括如下過程和步驟：

（a）CdZnTe單晶升華源的準備：根據已知的先有技術，將高純Cd、Zn、Te放入石英管中，在高真空下，采用移動加熱法生長出質量好、成分分布相對均勻的CdZnTe單晶體，其中鋅的摩爾含量為5~20%，將生長好的晶體切片作為升華源；

（b）襯底預處理：采用鍍有透明導電層FTO（SnO₂：F，摻氟的氧化錫）的玻璃或普通鈉鈣玻璃作為襯底，將襯底用去離子水、丙酮和乙醇分別超聲清洗5～15分鐘，洗去表面的雜質與有機物，烘干后放入近空間升華反應室內；

（c）CdZnTe薄膜生長過程：開機械泵抽真空，將升華腔內氣壓抽至3Pa以下后關閉機械泵，通入氬氣將氣壓調至100~500Pa，關閉氣瓶；將升華源及襯底分別加熱到500~650℃和400~550℃；生長30min~180min后，再通入氬氣將氣壓調至500~1000Pa，繼續生長30min~60min后，關閉加熱源，開機械泵抽真空至氣壓為10Pa以下，關機械泵，待樣品冷卻至室溫，取出CdZnTe薄膜樣品；

（d）CdZnTe薄膜拋光、腐蝕及退火：采用0.03um顆粒度氧化鋁，手工拋光制備好的樣品；再將樣品在CdCl2氛圍中300~450°C退火20~60分鐘；配制濃度為0.1~0.5%的溴甲醇溶液，將退過火的樣品浸入溶液腐蝕10~60s，獲得柱狀結構的CdZnTe薄膜。

一種柱狀結構CdZnTe薄膜，采用上述的方法，薄膜的厚度為100~500mm。

同現有技術相比，本發明具有如下顯著優點：

(1)?????近空間升華法（CSS）是一種實用性薄膜生長的工藝，已在CdTe薄膜制備上已經得到應用。近空間升華法CdZnTe薄膜制備工藝相比CdZnTe單晶生長工藝簡單、成本更低、可大面積制備、批量生長可行性高。

(2)?????本發明制備的柱狀CdZnTe薄膜相比常規的CdZnTe薄膜，具有更少的晶界缺陷和更好的電阻率，電阻率可達6×10⁹Ω·cm。

附圖說明

圖1為本發明一種柱狀結構CdZnTe薄膜的SEM圖。

具體實施方式

現將本發明的具體實施例敘述于后。

實施例1

本實施例的制備過程和步驟如下：