承载碲锌镉样品的装置和测试碲锌镉中Zn组分的方法

摘要

本发明公开了一种承载碲锌镉样品的装置和测试碲锌镉中Zn组分的方法，其中，该装置包括：方形平台，用于放置碲锌镉样品，方形平台的厚度不小于第一预设值；在方形平台的相邻两个边沿处设置垂直于方形平台的围栏，围栏用于保护碲锌镉样品位置移动导致滑落，围栏的高度不小于碲锌镉样品的厚度；在方形平台的底平面上设置一个凸起部分，凸起部分用于嵌入自动平台内。本发明提供的承载碲锌镉样品的装置面积大，且存在围栏，该装置的使用，既保证了测试结果的准确性，又大大提高了测试效率和工作效率，解决了现有技术光致发光系统的室温测试台不能快速定位、测试样品尺寸受限、测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及室温光致发光测试领域，特别是涉及一种承载碲锌镉样品的装 置和测试碲锌镉中Zn组分的方法。

背景技术

碲锌镉（Cd_1-yZn_yTe）晶体的晶格常数与目前主流的红外探测器材料碲镉 汞（Hg_1-xCd_xTe）相匹配，是外延碲镉汞薄膜的理想衬底，也是碲镉汞高性能 焦平面阵列的研制基础。Zn组分的不均匀性将导致衬底晶片的晶格常数的不 均匀性和外延层上的晶格失配变化，只有晶格匹配的CdZnTe衬底才能得到应 用要求的低位错高质量的碲镉汞外延层。因此，在外延生长之前，用非破坏性 的方法精确地测量Zn组分及面分布，对于控制衬底材料均匀性和提高外延薄 膜的质量来说是非常必要的，对于研究和优化碲锌镉晶体生长工艺也具有重要 意义。

光致发光是半导体材料的一种发光现象，在光照激发下辐射复合产生的发 光。它可以灵敏地反映出半导体中杂质和缺陷的能态变化，被认为是研究半导 体材料能带结构最为重要的方法。半导体材料的光致发光过程蕴含着材料结构 与组分的丰富信息，是多种复杂物理过程的综合反映。

目前非接触、无损伤的测量碲锌镉中Zn组分的主要方法有X射线双晶衍 射、近红外光谱和室温光致发光。X射线双晶衍射测试Zn组分的精度高，但 时间长；近红外光谱法测试Zn组分时速度快，但重复性不好；而碲锌镉中Zn 组分室温光致发光测试虽然具有重复性好、速度快、操作简单和具有高精度等 优点，但现有光致发光系统的室温测试台不能快速定位、测试样品尺寸受限、 测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下；而且该测试方法也不能直接得 到碲锌镉中Zn组分结果，还易灼伤碲锌镉，这不仅严重影响了测试效率和工 作效率，还提高了成本。

发明内容

本发明提供了一种承载碲锌镉样品的装置和测试碲锌镉中Zn组分的方法， 用以解决现有技术光致发光系统的室温测试台不能快速定位、测试样品尺寸受 限、测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种承载碲锌镉样品的装置， 设置在室温光致发光测试碲锌镉中Zn组分装置的自动平台上，包括：方形平 台，用于放置碲锌镉样品，所述方形平台的厚度不小于第一预设值；在所述方 形平台的相邻两个边沿处设置垂直于所述方形平台的围栏，所述围栏用于保护 所述碲锌镉样品位置移动导致滑落，所述围栏的高度不小于所述碲锌镉样品的 厚度；在所述方形平台的底平面上设置一个凸起部分，所述凸起部分用于嵌入 所述自动平台内。

进一步，所述方形平台的顶平面还设置有一个凹槽部分，所述凹槽部分设 置在没有设置所述围栏的一个或两个边沿侧，所述凹槽部分的厚度小于所述第 一预设值并大于或等于第二预设值，所述凹槽部分容纳用于使夹持所述碲锌镉 样品的部件插入或拔出。

进一步，所述第一预设值为2mm，所述第二预设值为0.5mm。

进一步，所述凹槽部分为长方形凹槽，所述长方形凹槽的长为70mm-120 mm，所述长方形的宽为5mm-10mm。

进一步，所述方形平台为长方形平台，所述长方形平台的长为80mm-125 mm，所述长方形平台的宽为40mm-80mm；所述围栏的厚度为1mm-5mm； 所述凸起部分为长方形凸起，所述长方形凸起的长为70mm-80mm，所述长 方形凸起的宽为50mm-60mm；所述长方形凸起的厚度为8.5mm-12mm。

进一步，所示承载碲锌镉样品的装置采用聚四氟材料制作。

另一方面，本发明还提供一种测试碲锌镉中Zn组分的方法，包括：将碲 锌镉样品放置在上述任一项所述的承载碲锌镉样品的装置上；通过显微镜检查 所述样品定位，并对所述样品进行聚焦；将所述样品定位零点后设置测试条件， 并进行室温面扫描的光致发光测试，以确定碲锌镉中Zn组分。

进一步，确定碲锌镉中Zn组分的方法包括：将测试样品取下，并通过测 试软件进行测试，其中，所述测试软件是根据测试完成后发光峰峰值的位置对 应的禁带宽度Eg的值，以及经验公式确定碲锌镉中Zn组分。

进一步，所述经验公式为：Eg（x，296K）=(0.139+a)x²+(0.606+b)x+(1.51+c)， 其中，x为碲锌镉中Zn组分。

本发明提供的承载碲锌镉样品的装置面积大，不对样品尺寸进行严格限制， 且存在围栏，使得测试中的样品平稳、不脱落，通过凸起部分还可以将该承载 装置很好的嵌入到室温光致发光测试碲锌镉中Zn组分装置的自动平台上，该 装置的使用，既保证了测试结果的准确性，又大大提高了测试效率和工作效率， 解决了现有技术光致发光系统的室温测试台不能快速定位、测试样品尺寸受限、 测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下的问题。

附图说明

图1是本发明实施例中承载碲锌镉样品的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中测试碲锌镉中Zn组分的方法的流程图；

图3是本发明优选实施例中承载碲锌镉的装置安装在自动平台上的安装 示意图；

图4是本发明优选实施例中承载碲锌镉的装置的主视图；

图5是本发明优选实施例中承载碲锌镉的装置的侧视图；

图6是本发明实施例中承载碲锌镉的装置的俯视透视图。

具体实施方式

为了解决现有技术光致发光系统的室温测试台不能快速定位、测试样品尺 寸受限、测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下的问题，本发明提供了 一种承载碲锌镉样品的装置和测试碲锌镉中Zn组分的方法，以下结合附图以 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本发明实施例提供了一种承载碲锌镉样品的装置，该装置设置在室温光致 发光测试碲锌镉中Zn组分装置的自动平台上，其结构示意如图1所示，包括：

方形平台1，用于放置碲锌镉样品，方形平台的厚度不小于第一预设值； 在方形平台的相邻两个边沿处设置垂直于方形平台的围栏，围栏2用于保护碲 锌镉样品位置移动导致滑落，围栏的高度不小于碲锌镉样品的厚度；在方形平 台的底平面上设置一个凸起部分3，凸起部分用于嵌入自动平台内。

本发明实施例提供了一种承载碲锌镉样品的装置，该承载装置面积大，不 对样品尺寸进行严格限制，且存在围栏，使得测试中的样品平稳、不脱落，通 过凸起部分还可以将该承载装置很好的嵌入到室温光致发光测试碲锌镉中Zn 组分装置的自动平台上，该装置的使用，既保证了测试结果的准确性，又大大 提高了测试效率和工作效率，解决了现有技术光致发光系统的室温测试台不能 快速定位、测试样品尺寸受限、测试后样品必须移动到样品台边缘后才能取下 的问题。

在设计时，还可以在述方形平台1的顶平面还设置有一个凹槽部分，凹槽 部分设置在没有设置围栏的一个或两个边沿侧，即可以设置一个凹槽，也可以 设置两个凹槽，如果是两个凹槽，则该凹槽可以设置成L型的连通，当然，也 可以设置为不连通，本领域技术人员可根据实际需要选择设置一个、两个甚至 是多个凹槽。设计时，凹槽部分的厚度小于第一预设值并大于或等于第二预设 值，凹槽部分容纳用于使夹持碲锌镉样品的部件插入或拔出，通过该凹槽部分 的设计，可以方便的插入夹持部件，提升了使用者的体验。上述的凹槽部分可 以设计为正方形或长方形，只要方便夹取即可。

具体设计时，第一预设值可以设置为2mm，第二预设值可以设置为0.5mm， 当然，这个值不是一个必须要求的值，本领域技术人员可以根据实际需求进行 合理的设置。

如果按照上述的规格进行设计，其凹槽部分设计为长方形凹槽，则长方形 凹槽的长可以在70mm-120mm范围内，长方形的宽在5mm-10mm范围内。 上述述方形平台也可以设计为长方形平台，长方形平台的长在80mm-125mm 范围内，长方形平台的宽在40mm-80mm范围内；围栏的厚度在1mm-5mm 范围内；凸起部分也可以设计为长方形凸起，长方形凸起的长在70mm-80mm 范围内，长方形凸起的宽在50mm-60mm范围内；长方形凸起的厚度在8.5mm -12mm范围内。

本实施例还提供了一种测试碲锌镉中Zn组分的方法，其流程如图2所示， 包括步骤S202至步骤S206：

S202，将碲锌镉样品放置在上述的承载碲锌镉样品的装置上；

S204，通过显微镜检查样品定位，并对样品进行聚焦；

S206，将样品定位零点后设置测试条件，并进行室温面扫描的光致发光测 试，以确定碲锌镉中Zn组分。

实现过程中，确定碲锌镉中Zn组分可以包括如下过程：将测试样品取下， 并通过测试软件进行测试，其中，测试软件是根据测试完成后发光峰峰值的位 置对应的禁带宽度Eg的值，以及经验公式确定碲锌镉中Zn组分。具体的，可 以选择能量（eV）为横轴单位，测试完成后发光峰峰值的位置即对应于碲锌镉 禁带宽度Eg的值。依据经验公式Eg（x，296K）=(0.139+a)x²+(0.606+b)x+(1.51+c) (eV)，通过修正公式中a、b和c三个参数，得到了a、b和c的具体数值，把 测试中得到的发光峰峰位即Eg的值代入上述公式中即可计算出碲锌镉的Zn 组分值。

优选实施例

本发明实施例提供了一种用于室温光致发光测试碲锌镉中Zn组分的方法 以及承载碲锌镉的装置，不仅解决了测试中样品定位、样品尺寸限制、样品取 下简便快捷等问题，而且还解决了碲锌镉Zn组分结果直接获取问题，使测试 时间又得到了大幅缩减，既保证了测试结果的准确性，又大大提高了测试效率 和工作效率，还有效地解决了样品的灼伤，大大降低了成本。

本发明实施例提供的一种用于室温光致发光测试碲锌镉Zn组分的方法， 包括下列步骤：

步骤1：把承载碲锌镉的装置安装在室温光致发光系统的自动平台上固定 好；

步骤2：把待测的碲锌镉样品放于该装置的准直边直角处；

步骤3：利用该系统上的显微镜检查样品定位并对样品聚焦；

步骤4：把样品左下角定位零点后设置测试条件进行室温面扫描的光致发 光测试；

步骤5：测试结束取下样品，采用自编的软件计算碲锌镉Zn组分结果并 用X射线双晶衍射验证。

其中，在所述的步骤1中，是采用聚四氟制成的承载碲锌镉的装置安装在 室温光致发光系统的自动平台上固定好，其安装示意如图3所示，该承载碲锌 镉的装置的结构示意如图4、图5和图6所示，图4为该装置的主视图，图5 为该装置的侧视图，图6为该装置的俯视透视图，其中，0.5mm≤a1≤1.5mm， 1mm≤a2≤1.5mm，3mm≤a3≤5mm，8.5mm≤a4≤12mm，0mm≤b2≤18mm， 5mm≤b3≤10mm，80mm≤b4≤125mm，70mm≤b5≤80mm，5mm≤b6≤10mm， 5mm≤b7≤10mm，50mm≤b9≤60mm，40mm≤b10≤80mm。

在所述的步骤3中，利用该系统上的显微镜检查样品定位并对样品聚焦， 包括下列步骤：选定显微镜的×5、×20、×50物镜其中的一个后，检查样品 的定位边并进行微调，接着对样品进行聚焦，直至屏幕上出现聚拢到中心为亮 点的光斑为止。

在所述的步骤4中，把样品左下角定位零点后设置测试条件进行室温面扫 描的光致发光测试，包括下列步骤：根据步骤3中选定的物镜通过显微镜把样 品左下角定位为零点，选用激光的功率为1%～100%，激光扩束0～30%，曝 光时间为0.5～10s，光谱的测量区间选为1.485eV～1.544eV,测试步长最小为 0.1μm，根据需要测试点数来设置起始点坐标和测试步长，设置完毕后进行室 温光致发光测试。

在所述的步骤5中，测试结束取下样品，采用自编的软件计算碲锌镉中 Zn组分结果，并用X射线双晶衍射验证，包括下列步骤：把自制夹取工具的 一角放入测试样品边缘与发明装置相接触的凹陷处，取下样品并放回盒内，采 用自编的软件计算碲锌镉Zn组分结果并用X射线双晶衍射验证。结果显示， 该测试系统测得的碲锌镉Zn组分结果与X射线双晶衍射测得的结果吻合得很 好，相对误差在5%以内。其中，自编软件是本领域技术人员根据本发明实施 例公开的内容编程设计的，其原理是根据测试完成后发光峰峰值的位置对应的 禁带宽度Eg的值，以及经验公式Eg（x，296K）=(0.139+a)x²+(0.606+b)x+(1.51+c) (eV)确定碲锌镉中Zn组分。

下面结合具体实例对上述方案进行进一步说明。

实例1

本实施例采用聚四氟制成承载碲锌镉的装置，聚四氟材质不脆不硬，且容 易清洗，较为适合制作承载碲锌镉的装置。实施时，把采用聚四氟制成的承载 装置安装在室温光致发光系统的自动平台上固定好，其中，a1=1mm，a2=1mm， a3=4mm，a4=10mm，b2=5mm，b3=5mm，b4=120mm，b5=75mm，b6=5mm， b7=5mm，b9=55mm，b10=80mm；待测的碲锌镉样品放于本装置的准直边直 角处；显微镜选为×50物镜，检查样品定位并聚焦；把样品左下角直角点定位 为零点，选用激光的功率为5%，激光扩束10%，曝光时间为2s，光谱的测量 区间选为1.490eV～1.535eV，测试步长为2mm，对碲锌镉样品进行室温光致 发光测试，40分钟完成了样品上108点的测试并利用自编软件迅速得到了碲锌 镉的Zn组分结果；把自制夹取工具的一角放入测试样品边缘与发明装置相接 触的凹陷处，取下样品并放回盒内，采用自编的软件计算碲锌镉Zn组分结果 并用X射线双晶衍射验证，结果显示，该测试系统测得的碲锌镉Zn组分结果 与X射线双晶衍射测得的结果吻合得很好，相对误差在5%以内。

实例2

把采用聚四氟制成的发明装置安装在室温光致发光系统的自动平台上固 定好，a1=0.5mm，a2=1.5mm，a3=5mm，a4=12mm，b2=18mm，b3=8mm，b4=80mm， b5=70mm，b6=10mm，b7=8mm，b9=50mm，b10=50mm；待测的碲锌镉样品 放于本装置的准直边直角处；显微镜选为×20物镜，检查样品定位并聚焦；把 样品左下角直角点定位为零点，选用激光的功率为50%，激光扩束20%，曝光 时间为1s，光谱的测量区间选为1.495eV～1.539eV，测试步长为2mm，对碲 锌镉样品进行室温光致发光测试，40分钟完成了样品上108点的测试并利用自 编软件迅速得到了碲锌镉的Zn组分结果；把自制夹取工具的一角放入测试样 品边缘与发明装置相接触的凹陷处，取下样品并放回盒内，采用自编的软件计 算碲锌镉Zn组分结果并用X射线双晶衍射验证，结果显示，该测试系统测得 的碲锌镉Zn组分结果与X射线双晶衍射测得的结果吻合得很好，相对误差在 5%以内。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将 意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上 述实施例。