本文關(guān)鍵詞：溫度場(chǎng)對(duì)移動(dòng)加熱器法生長(zhǎng)CdMnTe晶體性能影響研究

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【摘要】：Cd_(1-x)MnxTe(CdMnTe)晶體是一種性能優(yōu)異的新型三元化合物半導(dǎo)體材料,具有禁帶寬度大、平均原子序數(shù)高和密度大等優(yōu)點(diǎn),可以替代CdZnTe晶體成為輻射探測(cè)器的主要候選材料,廣泛地應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)、空間科學(xué)、機(jī)場(chǎng)安檢、核廢料監(jiān)測(cè)及其它核技術(shù)領(lǐng)域。因而,對(duì)其進(jìn)行研究具有重大的應(yīng)用意義。目前,CdMnTe晶體最常用的制備方法是垂直布里奇曼法(Vertical Bridgman,VB),但是該方法晶體生長(zhǎng)溫度高(1120℃),生長(zhǎng)出的晶體成分均勻性及缺陷濃度均不理想。移動(dòng)加熱器法(Traveling Heater Method,THM)綜合了液相外延和區(qū)熔法的共同優(yōu)點(diǎn),采用遠(yuǎn)低于晶體熔點(diǎn)的低溫生長(zhǎng),并在區(qū)熔提純的作用下,能有效提高晶體的成分均勻性并降低晶體的缺陷濃度。本文研究了溫度場(chǎng)對(duì)于移動(dòng)加熱器法制備CdMnTe晶體的性能影響,重點(diǎn)分析了不同溫度場(chǎng)下生長(zhǎng)的CdMnTe晶體的生長(zhǎng)界面、成分分布、雜質(zhì)含量、Te夾雜相以及相關(guān)電學(xué)性能。本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:1.分別使用950℃、900℃和850℃的生長(zhǎng)溫度場(chǎng)生長(zhǎng)得到了直徑為31 mm、長(zhǎng)度為130 mm的三根In摻雜CdMnTe(CdMnTe:In)晶體,并對(duì)生長(zhǎng)界面進(jìn)行研究分析。其生長(zhǎng)界面的宏觀形貌均表現(xiàn)為凹型,但其界面凹陷深度分別為10mm、3mm和7mm,相應(yīng)的界面曲率分別為0.34、0.09和0.24,其中900℃晶體的生長(zhǎng)界面最接近于平面型。另外,從生長(zhǎng)界面微觀形貌可以看出,950℃和850℃晶體生長(zhǎng)界面存在一些不受控制的生長(zhǎng)前端,而且界面的中間區(qū)域粗糙度也比較大。而900℃晶體生長(zhǎng)界面相對(duì)平滑,且界面中間區(qū)域呈微凸?fàn)?有利于生長(zhǎng)出高質(zhì)量大尺寸的單晶。2.研究了CdMnTe晶體的生長(zhǎng)界面對(duì)晶體中的Te夾雜相、Mn成分分布的影響。900℃生長(zhǎng)的CdMnTe晶體其Te夾雜相的濃度及尺寸都較低,這主要?dú)w因于平滑的晶體生長(zhǎng)界面。另外,晶體生長(zhǎng)界面形貌會(huì)影響晶體中的Mn成分分布。900℃生長(zhǎng)的CdMnTe晶體中Mn含量軸向和徑向分布均勻性都要優(yōu)于950℃和850℃生長(zhǎng)的晶體。同時(shí),Cd_(1-x)MnxTe晶體的禁帶寬度也可以反映晶體中Mn的含量。實(shí)驗(yàn)測(cè)得900℃生長(zhǎng)的晶體,其禁帶寬度處在1.5875~1.60 eV之間,相對(duì)于950℃和850℃晶體,這個(gè)數(shù)值更接近于理論值1.5883eV(x=0.1)。3.研究了THM法生長(zhǎng)的CdMnTe晶體中的雜質(zhì)含量分布。由于THM法的區(qū)熔提純作用,CdMnTe晶錠的尾部(Te溶劑區(qū))的雜質(zhì)含量明顯高于CdMnTe晶體中。同時(shí),隨著生長(zhǎng)溫度的降低,晶體中的雜質(zhì)含量也不斷降低。傅立葉紅外透過率測(cè)試表明950℃、900℃和850℃生長(zhǎng)晶體的紅外透過率分別為51%、65%和54%,較小的Te夾雜相濃度及尺寸,較低的雜質(zhì)含量會(huì)明顯提高CdMnTe晶體的紅外透過率。PL譜測(cè)試表明900℃生長(zhǎng)的CdMnTe晶體存在(D0,h)峰而不存在DAP峰,且(D0,X)峰的半峰寬(FWHM)相對(duì)更低,說明900℃晶體質(zhì)量最好。4.研究了CdMnTe:In晶體的電學(xué)性能和能譜響應(yīng)特性。研究發(fā)現(xiàn)950℃、900℃以及850℃生長(zhǎng)的晶體電阻率范圍分別為4.32′108~2.35′10~9Ω×cm、2.59′10~9~1.25′1010Ω×cm和1.28′10~9~4.55′10~9Ω×cm。晶體導(dǎo)電類型均為n型,且900℃生長(zhǎng)的晶體具有相對(duì)更低的載流子濃度和相對(duì)更高的載流子遷移率。采用950℃、900℃和850℃生長(zhǎng)晶體制成的MSM型CdMnTe探測(cè)器在300V偏壓下對(duì)241Am均有能譜響應(yīng),能量分辨率分別為17.2%、8.23%和13.27%。
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O782

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 吳文其;溫度場(chǎng)對(duì)移動(dòng)加熱器法生長(zhǎng)CdMnTe晶體性能影響研究[D];上海大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1214583