[實用新型]消除碲鋅鎘材料沉淀相缺陷的熱處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420770463.1
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號: CN204325550U
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建榮;盛鋒鋒;徐超;孫士文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;C30B29/46
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及一種半導(dǎo)體材料熱處理裝置，具體涉及一種消除碲鋅鎘材料沉淀相缺陷的熱處理裝置。

技術(shù)背景

材料是一種具有廣泛用途的半導(dǎo)體材料。它和窄禁帶的HgCdTe材料在晶格上可實現(xiàn)完全匹配，是HgCdTe外延的優(yōu)選襯底材料，已被廣泛應(yīng)用于制備高性能紅外焦平面探測器；材料同時也是探測X射線和γ射線的光敏感材料，用其制備的γ探測器在性能上明顯優(yōu)于Si探測器?；诓牧系墓怆娞綔y器在航天、航空、地面和海洋遙感探測領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用，是實現(xiàn)地球資源探測、環(huán)境評估、氣象預(yù)報、軍事偵察、預(yù)警、跟蹤以及核環(huán)境評估所需的核心元器件。

和廣泛應(yīng)用的Si材料和GaAs材料相比，碲鋅鎘材料的缺陷形成能非常低，熱導(dǎo)率又非常低，生長出的碲鋅鎘晶錠大都為多晶粒材料，并或多或少含有富碲或富鎘沉淀相缺陷。單晶材料是從大的晶粒中切割出來的，材料中的缺陷則需要通過熱處理工藝來進行調(diào)整。熱處理是通過加熱沉淀相缺陷，并利用氣相改變熱沉淀相缺陷(液態(tài)或固態(tài))，使其進入過飽和狀態(tài)后在四周的晶體表面發(fā)生外延，進而達到減小缺陷尺寸的目的。由于材料的氣相平衡蒸氣壓以Cd壓為主，熱處理工藝一般都設(shè)置Cd源來維持材料晶體結(jié)構(gòu)的完整性，氣相中的Cd分壓用Cd源的溫度來調(diào)節(jié)和控制。為了使熱處理系統(tǒng)中維持穩(wěn)定的Cd源和Cd分壓，在現(xiàn)有熱處理工藝中，將材料和Cd源被放置在封閉的石英安瓿中，樣品和Cd源分置安瓿的兩端，通過管式加熱爐對樣品和Cd源進行加熱和獨立的溫度控制。樣品溫度的高低影響著沉淀相缺陷轉(zhuǎn)變過程的快慢，Cd源溫度的高低則影響著沉淀相缺陷是否能夠朝著減小缺陷尺寸的方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，熱處理的時間長短則影響著缺陷的轉(zhuǎn)變過程是否充分。

Vydyanath^[1]，Sen^[2]和Belas^[3]等人的研究結(jié)果均表明，利用富鎘狀態(tài)(與氣相平衡的晶體處于富鎘化學(xué)計量比的狀態(tài))的熱處理工藝可有效減小富碲沉淀相缺陷的尺寸，而采用富碲狀態(tài)進行的熱處理可減小富鎘沉淀相缺陷的尺寸。上述結(jié)果已被其他許多作者在發(fā)表的論文中引用和證實，熱處理確實能有效減小沉淀相缺陷的尺寸，進而降低缺陷顯露在材料表面的面密度。

采用石英安瓿的閉管熱處理工藝消除或減小碲鋅鎘材料缺陷固然是一種很有效的技術(shù)，但這一技術(shù)在實現(xiàn)方式上也存在著一些不足之處，這些不足之處包括：制備的安瓿只能一次性使用，對于大尺寸的襯底材料(目前常規(guī)工藝的尺寸已達到60×50mm²)而言，使用石英安瓿以及由此引入的石英管清洗、除氣和封官等制作工藝會造成材料制備的成本大幅提高；石英安瓿不能有效使用H₂作為熱處理的保護氣體，不能有效去除材料表面的氧化層，結(jié)果導(dǎo)致熱處理工藝中缺陷變化過程的不穩(wěn)定性；再有，采用閉管熱處理技術(shù)，材料批量化熱處理的效率也比較低。

參考文獻：

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發(fā)明內(nèi)容