[發(fā)明專利]碲鋅鎘薄膜的表面拋光工藝方法

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• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110299287A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃健;楊帆;別佳瑛;鄒天宇;王同營;馬云誠;陳卓睿;黃浩斐;唐可;王林軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H01L21/463
• 分類號: H01L21/463;H01L21/465;H01L31/18
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開了一種碲鋅鎘薄膜的表面拋光工藝方法，所述CdZnTe薄膜表面進(jìn)行機(jī)械拋光和化學(xué)拋光，即依次進(jìn)行使用Al₂O₃拋光粉的物理機(jī)械拋光和使用溴甲醇溶液的化學(xué)腐蝕拋光。相比于未經(jīng)表面處理的CdZnTe薄膜，本發(fā)明所采用的表面處理得到的CdZnTe薄膜表面缺陷和雜質(zhì)更少，表面粗糙度更小，薄膜表面質(zhì)量更好。本發(fā)明制備的薄膜材料對于射線探測、輻射探測、天體物理、國防安保以及醫(yī)療檢測等方面具有重要意義和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體材料表面處理工藝方法，特別是涉及一種碲鋅鎘材料的表面拋光工藝方法，應(yīng)用于無機(jī)非金屬材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碲鋅鎘(CdZnTe)是新一代的直接帶隙II-VI族化合物半導(dǎo)體，為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，具有較大且可調(diào)的禁帶寬度、較高的平均原子序數(shù)、較強(qiáng)的射線阻止本領(lǐng)和抗輻射能力以及高電阻率，并且可在室溫下工作等等優(yōu)點(diǎn)。因此，基于CdZnTe材料的探測器在X射線、γ射線成像、天體物理研究、核輻射探測、醫(yī)療檢測等方面具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

現(xiàn)階段的CdZnTe探測器主要采用的是CdZnTe單晶晶體，而CdZnTe探測器的迅猛發(fā)展使得我們對CdZnTe晶體的性能提出了更高的要求。然而，高質(zhì)量的CdZnTe單晶制備存在問題：

(1)制備高質(zhì)量、大尺寸的單晶非常困難，大尺寸單晶的體內(nèi)缺陷較多，存在成分不均勻、位錯等多種缺陷；

(2)單晶生長的成本高，無法實(shí)現(xiàn)CdZnTe晶體的批量化生長。

以上原因限制了CdZnTe晶體在大面積平板探測器方面的應(yīng)用。近年來，高性能多晶CdZnTe薄膜的出現(xiàn)吸引了越來越多的關(guān)注。相比于CdZnTe單晶，多晶CdZnTe薄膜材料生長成本低、周期短，并且易于大面積制備，特別是CdZnTe薄膜在高性能、大面積高能射線或光子探測器中具有潛在的應(yīng)用前景。

CdZnTe薄膜材料被廣泛應(yīng)用于薄膜疊層太陽能電池以及高能輻射探測器方面的研究，但存在一些問題限制了CdZnTe薄膜器件的性能，比如雜質(zhì)、表面態(tài)、二次相、薄膜表面質(zhì)量等等，特別是薄膜表面質(zhì)量會很大程度影響器件的漏電流，從而影響器件對載流子的收集，影響探測器的性能。因此，獲得高質(zhì)量的CdZnTe薄膜表面顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種碲鋅鎘薄膜的表面拋光工藝方法，采用機(jī)械拋光和化學(xué)拋光的表面聯(lián)合處理工藝，對CdZnTe薄膜表面進(jìn)行物理機(jī)械拋光和化學(xué)腐蝕拋光，從而為得到一種高質(zhì)量CdZnTe薄膜表面提供了有效方法。本發(fā)明制備的薄膜材料對于射線探測、輻射探測、天體物理、國防安保以及醫(yī)療檢測等方面具有重要意義和應(yīng)用前景。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種碲鋅鎘薄膜的表面拋光工藝方法，所述CdZnTe薄膜進(jìn)行表面處理，依次使用了Al₂O₃拋光粉進(jìn)行物理機(jī)械拋光和溴甲醇溶液進(jìn)行化學(xué)腐蝕拋光，包括如下步驟：

(1)CdZnTe薄膜機(jī)械拋光過程：

采用物理機(jī)械拋光方法，在備用的CdZnTe薄膜表面進(jìn)行表面處理，采用Al₂O₃粉末材料為拋光粉，材料純度為99～99.99999％，控制Al₂O₃拋光粉的粒徑為1～1000nm；控制拋光時間為0.5～5h；控制轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為10～200rad/min，得到經(jīng)過物理機(jī)械拋光處理的CdZnTe薄膜；

(2)CdZnTe薄膜化學(xué)拋光過程：

采用化學(xué)腐蝕拋光方法，在所述步驟(1)中制備的CdZnTe薄膜表面進(jìn)行表面處理；選取溴甲醇溶液為拋光液；控制溴甲醇溶液的濃度為1～50％；控制腐蝕時間為0.5～15min，得到碲鋅鎘薄膜成品。