以硒化鉛（PbSe）、硫化鉛（PbS）、碲化鉛（PbTe）為代表的Ⅳ-Ⅵ族化合物（鉛鹽礦物質材料）是一類典型的窄禁帶半導體材料,具有直接帶隙的能帶結構,其帶隙在常溫下為0.2eV至0.4eV,適合用于紅外光電探測器件的制備。PbSe具有光電性能優(yōu)異,材料制備簡單的優(yōu)勢,使得PbSe在紅外探測領域,尤其是中紅外（波長范圍3⁶μm）波段具有廣闊的應用前景。并且,使用SnSe與PbSe合金化形成的PbSnSe合金半導體材料,其帶隙寬度隨著Sn元素的引入而逐漸降低,從而將可探測的波長范圍進一步拓寬至長波紅外波段（6³0μm）。但是如介電常數(shù)較大,熱膨脹系數(shù)大等固有缺點,使得PbSe在光電探測領域的應用受到一定的限制,導致其應用范圍遠不及其它窄禁帶半導體材料體系（HgCdTe合金、Ⅲ-Ⅴ族半導體）。然而作為一種優(yōu)點與缺點都十分明顯的材料體系,通過在器件結構上進行一定的創(chuàng)新,發(fā)揮出其性能上的優(yōu)點,同時規(guī)避其性能上的缺點,這又是一個具有研究價值的課題。為此,本論文從PbSe材料本身性質出發(fā),制備了多種基于PbSe的光電探測器件,探索出了具有實用價值的PbS... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

PbSe晶體和能帶結構示意圖

第一章緒論3的Si基讀出電路（read-outintegratedcircuit，ROIC）集成。目前，制備PbSe薄膜的主流工藝有化學浴沉積法、濺射沉積、分子束外延等，現(xiàn)分述如下。1.3.1化學浴沉積法這是目前十分成熟的制備PbSe薄膜的方法，常見的反應裝置示意圖如圖1-2所示�；瘜W浴沉積（ChemicalBathDeposition，CBD）的原理是在堿性溶液條件下，使用鉛鹽和硒脲作為前驅體，通過前驅體的水解反應，在溶液中產生大量的Pb2+和Se2-，當離子積大于溶度積常數(shù)時，兩者形成PbSe從溶液中析出并沉淀到預先置于反應釜內的襯底上從而實現(xiàn)薄膜的生長。通常使用鉛鹽Pb（NO3）2以及Pb（CH3COO）2）等作為溶液中Pb2+的來源，使用（NH2）2CSe、Na2SeSO3等向反應體系中提供Se2-。CBD技術的核心是通過控制前驅體水解反應的進行來調節(jié)溶液中各離子的濃度，從而最終控制PbSe薄膜沉積速率和成膜質量。在CBD反應進程中需要控制的工藝參數(shù)主要為前驅體濃度、pH值和反應溫度。CBD工藝優(yōu)點在于流程簡單，工藝成本低，反應易于控制且適合大規(guī)模生產。反應溫度不會太高（最高約100℃左右），因此許多不能承受高溫的柔性襯底材料也能用該方法進行PbSe薄膜的生長[6]。圖1-2化學浴沉積法裝置示意圖美國俄克拉荷馬大學的Qiu[7]等人使用醋酸鉛、亞硒酸鹽和氫氧化鈉作為前驅體，在光學玻璃和Si（111）基片上成功沉積出厚約1μm左右的PbSe薄膜。并且在隨后的光電響應測試中，使用該工藝制備出的PbSe薄膜光電導器件對入射的紅外輻射有明顯的響應。中國空空導彈研究院的陳[8]以及中國航空材料研究院的羅[9]等人，使用純硒與亞硫酸鈉反應生成的硒代硫酸鈉和醋酸鉛作為反應的前驅體，以聯(lián)胺作為絡合劑在玻璃襯底和Si襯底上成功生長出PbSe薄膜。如圖1-3所示[8]，X射線?

電子科技大學博士學位論文4圖1-3使用化學浴沉積法生長的PbSe薄膜XRD圖譜[8]通過使用有機金屬離子螯合劑以及引入溶膠-凝膠反應，CBD工藝還能夠根據(jù)需要很方便的制備出各種PbSe納米線和PbSe量子點等低維材料。韓國大學的S.J.Oh[10]等人使用醋酸鉛、油酸二苯醚溶液、硒化三辛基膦為原料并進行原位熱處理后成功制備出PbSe納米線。使用該PbSe納米線制備的場效應晶體管具有明顯的開關效應以及光電響應性能。1.3.2濺射沉積法濺射沉積法（sputteringdeposition），是一種物理氣相沉積法。在真空環(huán)境中，通過射頻能量或者激光照射等方式，使腔體內的稀薄氣體（Ar、O2、N2等）放電形成等離子體，原材料靶中的原子被等離子體中的高能粒子碰撞脫離表面，飛行一段距離之后沉積到襯底的表面從而實現(xiàn)薄膜的連續(xù)生長。濺射沉積法能夠在較低的溫度下制備通常難以蒸發(fā)的材料，如陶瓷材料、高熔點合金材料等，同時在濺射過程中能夠保持薄膜材料的化學成分與靶材的化學成分相一致。濺射工藝可分為直流濺射、交流濺射、反應濺射和磁控濺射。用于PbSe薄膜沉積的主要是磁控濺射技術。磁控濺射技術是在濺射的過程中引入一個平行于靶材表面的磁常該磁場能將等離子體中的二次電子束縛在特定區(qū)域，增強電離效率，提高等離子體中高能帶電粒子對靶材表面的轟擊作用，從而最終實現(xiàn)提高濺射速率的目的。磁控濺射技術根據(jù)等離子體激發(fā)電源的不同可以分為直流磁控濺射、中頻磁控濺射和射頻磁控濺射。使用磁控濺射技術制備的半導體薄膜晶體缺陷多，但是該技術的優(yōu)點在于

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]化學液相沉積制備PbSe薄膜生長過程及其性能研究[J]. 羅飛,王錦鵬,陶春虎,李志,劉大博.  航空材料學報. 2011(02)
[4]16μm連續(xù)波PbSnSe半導體激光器的調諧特性及其在高分辨率光譜中的應用[J]. 王海龍,朱筱春,張位在,曹根娣,陳鶴明.  光學學報. 1986(07)

博士論文
[1]IV-VI族半導體薄膜生長行為及金屬/IV-VI族半導體界面性質研究[D]. 吳海飛.浙江大學 2009



本文編號：3418849