技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柱狀結(jié)構(gòu)CdZnTe薄膜及其制備方法，屬于無機(jī)非金屬材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

CdZnTe是重要的???????????????????????????????????????????????-族化合物半導(dǎo)體，由于其具有較高的平均原子序數(shù)和較大的禁帶寬度，所以用這種材料制備的探測(cè)器具有較大的吸收系數(shù)、較高的計(jì)數(shù)率，尤其不需任何的冷卻設(shè)備就能在室溫下工作。其優(yōu)越的光電性能，可廣泛應(yīng)用于X射線熒光分析、安全檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像以及空間研究。但由于CdZnTe固有的物性，熔體法生長的晶體存在成分不均勻性、晶界、孿晶、位錯(cuò)、夾雜相與沉淀相等許多缺陷，CdZnTe單晶材料不適合大面積平板探測(cè)器。為此，我們要尋找一種適合制備大面積CdZnTe薄膜、成本低的方法。

薄膜制備工藝相比單晶生長工藝簡單，成本更低，批量生長可行性高，且基于薄膜的平面特性適合制備大面積的平板探測(cè)器。目前國際上對(duì)CdZnTe薄膜探測(cè)器的研究仍處于起步階段。CdZnTe薄膜可由化學(xué)方法制備，也可通過物理氣相沉積得到。在這些薄膜制備方法中，近空間升華法是最有前途的一種方法，這種方法成本低、速度快、質(zhì)量好，適用于大面積沉積薄膜。目前，近空間升華法已用于CdTe薄膜的制備，但在CdZnTe薄膜的制備上較少。

采用近空間升華法制備的CdZnTe薄膜是多晶薄膜，薄膜生長一般是無取向的雜亂無章的，相對(duì)來說，這樣的薄膜較難實(shí)現(xiàn)高電阻、低缺陷，這對(duì)其在高性能輻射探測(cè)器上的應(yīng)用造成影響。為了適應(yīng)高能輻射探測(cè)器的應(yīng)用，制備高質(zhì)量柱狀定向生長的CdZnTe薄膜可以一定程度上彌補(bǔ)多晶薄膜的缺陷。這種柱狀結(jié)構(gòu)的CdZnTe薄膜與普通CdZnTe薄膜相比，具有缺陷少、電阻率高等優(yōu)點(diǎn)，適合制作輻射探測(cè)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用近空間升華方法制備少缺陷、高電阻率的柱狀結(jié)構(gòu)CdZnTe薄膜，為制作高性能輻射探測(cè)器提供了新的方向。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種柱狀結(jié)構(gòu)高質(zhì)量CdZnTe薄膜的制備方法，包括如下過程和步驟：

（a）CdZnTe單晶升華源的準(zhǔn)備：根據(jù)已知的先有技術(shù)，將高純Cd、Zn、Te放入石英管中，在高真空下，采用移動(dòng)加熱法生長出質(zhì)量好、成分分布相對(duì)均勻的CdZnTe單晶體，其中鋅的摩爾含量為5~20%，將生長好的晶體切片作為升華源；

（b）襯底預(yù)處理：采用鍍有透明導(dǎo)電層FTO（SnO₂：F，摻氟的氧化錫）的玻璃或普通鈉鈣玻璃作為襯底，將襯底用去離子水、丙酮和乙醇分別超聲清洗5～15分鐘，洗去表面的雜質(zhì)與有機(jī)物，烘干后放入近空間升華反應(yīng)室內(nèi)；

（c）CdZnTe薄膜生長過程：開機(jī)械泵抽真空，將升華腔內(nèi)氣壓抽至3Pa以下后關(guān)閉機(jī)械泵，通入氬氣將氣壓調(diào)至100~500Pa，關(guān)閉氣瓶；將升華源及襯底分別加熱到500~650℃和400~550℃；生長30min~180min后，再通入氬氣將氣壓調(diào)至500~1000Pa，繼續(xù)生長30min~60min后，關(guān)閉加熱源，開機(jī)械泵抽真空至氣壓為10Pa以下，關(guān)機(jī)械泵，待樣品冷卻至室溫，取出CdZnTe薄膜樣品；

（d）CdZnTe薄膜拋光、腐蝕及退火：采用0.03um顆粒度氧化鋁，手工拋光制備好的樣品；再將樣品在CdCl2氛圍中300~450°C退火20~60分鐘；配制濃度為0.1~0.5%的溴甲醇溶液，將退過火的樣品浸入溶液腐蝕10~60s，獲得柱狀結(jié)構(gòu)的CdZnTe薄膜。

一種柱狀結(jié)構(gòu)CdZnTe薄膜，采用上述的方法，薄膜的厚度為100~500mm。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)?????近空間升華法（CSS）是一種實(shí)用性薄膜生長的工藝，已在CdTe薄膜制備上已經(jīng)得到應(yīng)用。近空間升華法CdZnTe薄膜制備工藝相比CdZnTe單晶生長工藝簡單、成本更低、可大面積制備、批量生長可行性高。

(2)?????本發(fā)明制備的柱狀CdZnTe薄膜相比常規(guī)的CdZnTe薄膜，具有更少的晶界缺陷和更好的電阻率，電阻率可達(dá)6×10⁹Ω·cm。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種柱狀結(jié)構(gòu)CdZnTe薄膜的SEM圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的制備過程和步驟如下：