铝诱导CdZnTe多晶薄膜的制备及物理的特性研究

摘要

CdZnTe薄膜材料具有原子序数较大、电阻率较高（可达109Ω·cm甚至更高）和禁带宽度较大等优点，可应用于天文、医学和太阳能等诸多领域。金属诱导法采用铝、铜、镍等金属，将其沉积到薄膜上或注入到薄膜内部，可达到降低薄膜结晶温度、增强结晶能力的目的。本文以Cd0.9Zn0.1Te晶体为靶材，结合金属诱导法，采用射频磁控溅射制备CdZnTe薄膜，探索CdZnTe薄膜制备的新工艺。
　　 本文以物理气相沉积和金属诱导结晶理论为基础，采用磁控溅射法在衬底上制备了CdZnTe先驱膜/铝诱导膜的层叠结构，在低温条件下通过金属诱导晶化实现了高质量结晶的CdZnTe薄膜的制备。采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)等分析测试了薄膜的结构及性能。研究了磁控溅射工艺参数对CdZnTe先驱膜结构及性能的影响。结果表明:在射频溅射功率80W、氩气压强1.5Pa、溅射时间1h、衬底温度200℃、靶间距5.5cm的条件下制得的CdZnTe薄膜结构和性能较好，可用作铝诱导制备CdZnTe薄膜的先驱膜。结合金属铝诱导工艺，研究了铝溅射功率、溅射时间、退火时间变化对CdZnTe薄膜结构与性能的影响。初步探讨了铝诱导晶化法制备CdZnTe薄膜的结晶机理，认为铝诱导晶化主要是依靠铝与ZnTe反应形成的ZnAlTe相，并以其为结晶中心，诱导CdZnTe薄膜进行重结晶，从而提高了薄膜的结晶质量，进而提高了薄膜的电阻率。经过铝诱导后，薄膜的电阻率提高了1至5个数量级，最高达到了2.91×109Ω·cm。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 CdZnTe薄膜的制备方法

1．2．1 电化学沉积法

1．2．2 金属有机化学气相沉积法

1．2．3 真空蒸发法

1．2．4 近空间升华法

1．2．5 磁控溅射法

1．3 金属诱导法

1．3．1 金属诱导法的背景介绍

1．3．2 金属诱导法在半导体薄膜中的应用

1．4 薄膜的分析测试

1．4．1 薄膜厚度的测量

1．4．2 薄膜表面形貌的分析

1．4．3 薄膜成分的分析

1．4．4 薄膜结构的分析

1．4．5 薄膜光透过率的测定

1．4．6 薄膜禁带宽度的分析

1．4．7 薄膜晶粒尺寸的分析

1．4．8 薄膜电阻率的测定

1．5 本课题的研究目的、步骤及创新之处

1．5．1 本课题的研究目的

1．5．2 本课题的研究步骤

1．5．3 本课题的创新之处

第二章 CdZnTe先驱膜的制备及研究

2．1 CdZnTe先驱膜的制备

2．1．1 实验原料与试剂

2．1．2 设备及仪器

2．1．3 磁控溅射制备薄膜具体实验步骤

2．1．4 工艺参数的设计

2．2 工艺参数对薄膜结构和性能的影响

2．2．1 溅射气压对薄膜结构和性能的影响

2．2．2 溅射功率对薄膜结构和性能的影响

2．2．3 衬底温度对薄膜结构和性能的影响

2．2．4 靶间距对薄膜结构和性能的影响

2．2．5 溅射时间对薄膜结构和性能的影响

2．2．6 退火温度对薄膜结构和性能的影响

2．2．7 退火时间对薄膜结构和性能的影响

2．3 工艺参数的选择和确定

2．4 本章小结

第三章 铝诱导法CdZnTe薄膜的制备及研究

3．1 铝诱导法制备CdZnTe薄膜

3．1．1 实验原料与试剂

3．1．2 设备及仪器

3．1．3 实验工艺流程

3．2 实验具体步骤

3．2．1 制备CdZnTe先驱膜

3．2．2 制备铝膜

3．2．3 铝膜的去除方法

3．3 铝诱导CdZnTe薄膜的工艺参数

3．4 铝诱导工艺参数对CdZnTe薄膜结构和性能的影响

3．4．1 铝溅射功率对铝诱导CdZnTe薄膜的影响

3．4．2 铝溅射时间对铝诱导CdZnTe薄膜的影响

3．4．3 退火时间对铝诱导CdZnTe薄膜的影响

3．5 铝诱导法对不同功率制备的CdZnTe薄膜的影响

3．6 铝诱导法诱导CdZnTe薄膜的机理探讨

3．7 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

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