CdZnTe多晶与非晶膜的制备及物理性能的研究

摘要

Cd1-xZnxTe（下文均简称CZT）晶体由于其优良的光电性能，得到了人们的广泛重视。CdZnTe具有电阻率较高，禁带宽度Eg比较大，且可调节，载流子传输性能优异，漏电流低等特性，因此被视为目前研制常温核探测器最佳的半导体材料。单晶的CdZnTe生长难度大、代价高，使得生长高品质且比较大的单晶体比较困难，以至于晶体在大范围探测中的使用被限定，而因为制备CdZnTe薄膜的消耗材料少，而且易于大面积沉积，节约了成本，使得CdZnTe薄膜已成为一项热门研究。本文采取射频磁控溅射法，以Cd0.9Zn0.1Te晶体为靶材，沉积了CdZnTe的多晶薄膜和非晶薄膜，并对其进行了比较研究。进一步使用循环间歇溅射法制备了CdZnTe厚膜，并对其进行了简单的研究。
　　本文以物理气相沉积为基础，采用磁控溅射方法制备了多晶CdZnTe薄膜，首先研究了磁控溅射工艺参数对CdZnTe薄膜结构及性能的影响，其次在溅射过程中通入少量的氮气制备了非晶CdZnTe薄膜，并对CdZnTe多晶薄膜和非晶薄膜进行了比较研究。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、电子探针、紫外可见光分光光度计和半导体测试仪等分析测试了薄膜的结构及性能。结果表明:在溅射过程中功率为80W、氩气气压为2.5Pa、溅射时间为2h，靶间距6.5cm工艺下制备的CdZnTe薄膜结构和性能较好，电阻率达到109Ω·cm;相同条件下制备的多晶和非晶CdZnTe薄膜进行了比较，得到非晶薄膜的禁带宽度较大，电阻率比多晶的电阻率高103个数量级。
　　若要达到膜探测器的探测要求，需要多次溅射以增加膜的厚度，本文通过8次溅射，制备了厚度达到20微米CdZnTe厚膜，并对其结构性能以及探测效应进行了简单的研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 CdZnTe薄膜的制备

1．2．1 真空蒸发法

1．2．2 近空间升华法

1．2．3 磁控溅射法

1．3 碲锌镉探测器

1．3．1 CdZnTe的性质

1．3．2 CdZnTe探测器的工作原理

1．3．3 CdZnTe探测器的结构

1．3．4 国内外研究现状及应用

1．4 本课题的研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究步骤

1．4．3 创新之处

第二章 CdZnTe多晶薄膜的制备及其性能表征

2．1 实验材料及设备

2．2 工艺参数的设计

2．3 溅射功率对薄膜的影响

2．4 溅射气压对薄膜的影响

2．5 溅射时间变化对薄膜的影响

2．6 本章小结

第三章 CdZnTe非晶薄膜的制备及其性能表征

3．1 非晶态半导体薄膜

3．1．1 非晶态半导体

3．1．2 非晶态半导体的导电机理

3．1．3 非晶态半导体薄膜

3．2 非晶CdZnTe工艺参数设计

3．3 工艺参数对薄膜的影响

3．3．1 结构与成分分析

3．3．2 表面形貌分析

3．3．3 光学性能分析

3．3．4 拉曼光谱分析

3．3．5 电学性能分析

3．4 小结

第四章 CdZnTe厚膜的制备

4．1 CdZnTe厚膜的制备工艺

4．2 厚膜的测试分析

4．2．1 厚膜的结构与成分分析

4．2．2 厚膜的表面形貌分析

4．2．3 紫外光谱分析

4．2．4 厚度及溅射速率分析

4．2．5 厚膜的I-V曲线分析

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介