本發明專利技術涉及一種金屬鋁誘導多晶碲鋅鎘薄膜的制備方法，其特征在于將襯底清洗后，在真空度條件下，加熱，通入氬氣，進行反濺清洗，在碲鋅鎘晶體靶上的施加濺射功率起輝，對襯底表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜，再對鍍碲鋅鎘先驅薄膜的表面濺射金屬鋁膜，制成碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構，在氬氣氣氛保護下對碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜層疊結構進行熱處理，最后用pH=12的氫氧化鈉的溶液將表面析出的鋁材料腐蝕去除，獲得多晶碲鋅鎘薄膜產品，該方法具有成本低，適用于大面積沉積薄膜，薄膜與基片間附著力較大，可控性好，原材料利用率高，生產效率高、成膜質量好、晶粒尺寸大，載流子遷移率高的優點及效果。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，屬于II -VI族化合物半導體薄膜材料領域。
技術介紹
締鋅鎘,英文名稱cadmium zinc telluride, CdZnTe,簡寫為CZT,是近年發展起來的一種性能優異的新型室溫半導體探測器材料。由于其電阻率高、原子序數大(48 52)、量子效率高、電荷傳輸性能優異及禁帶寬度大等物理特性非常適合制成X、Y射線探測器，可廣泛應用于天文、醫學、工業、軍事等領域。然而，由于碲鋅鎘晶體離子性強，熱導率較低，空位、孿晶等缺陷的形成能低，獲得大面積均勻碲鋅鎘單晶材料非常困難，限制了它在核醫學和醫用CT成象方面的應用。與生長大尺寸碲鋅鎘單晶相比，碲鋅鎘薄膜制備工藝相對簡 單，成本低，易實現批量化生產；熱性能好，強度高，可以實現高濃度摻雜；由于薄膜材料中表面和介面所占的相對比例較大，具有特殊的光、電效應；能根據器件要求制成所需的形狀和大小；可以制造大尺寸、多層和多功能疊層結構；可以制成大的片狀/板狀探測器，給電光器件的設計帶來廣闊的發展空間。碲鋅鎘薄膜的制備一直是人們關注的熱點問題，因為這直接關系到了材料的后續應用。目前已經報道的制備方法主要有化學沉積法、金屬有機化學氣相沉積法(M0CVD)、熱壁外延法、分子束外延法、近空間升華(CSS)法、共蒸發法和磁控濺射法等。這些碲鋅鎘薄膜制備方法都面臨如下困難(I)生長過程中的Cd、Zn和Te原子的蒸氣壓及粘附系數不同，無法在保證所制備薄膜質量的同時，能簡單并精確控制碲鋅鎘薄膜的組分；(2)因碲鋅鎘中具有濃度較低的Cd空位而顯示弱的P型電導，本征電導率較小，改善碲鋅鎘的導電性能主要通過摻雜實現，但由于碲鋅鎘的禁帶較寬，摻雜的自補償效應比較嚴重，難以實現η型摻雜；(3)由沉積生長過程所決定，薄膜內一般存在大量的缺陷，致使器件具有較大暗電流。因此，探索合適的碲鋅鎘多晶薄膜制備方法，獲得電學性能優良、組分可控及缺陷密度較小的碲鋅鎘多晶薄膜，是目前碲鋅鎘多晶薄膜制備面臨的普遍難題。
技術實現思路
本專利技術的目的正是為了克服上述已有技術的缺點和不足，而提供一種工藝簡單，碲鋅鎘薄膜結晶質量和光生載流子遷移率較高的，從而保證薄膜質量和應用。本專利技術的目的是通過下列技術方案實現的 ，它按下述步驟進行 (a)將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗15 30分鐘，再用質量濃度為99.5%的乙醇超聲清洗15 30分鐘，最后用去離子水清洗15 30分鐘； (b)再將a)項清洗的底板ITO玻璃在真空度為I.OX 10_4 9. 9X 10_4帕的條件下，力口熱至100 300°C，通入氬氣，壓強為3 5帕時，進行反濺清洗10 20分鐘；(c)在締鋅鎘晶體祀上的功率為60 120瓦、IS氣流量為10-50暈升/分鐘、壓強為I 3帕的條件下，施加濺射功率起輝，對(b)項處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜10 60分鐘； Cd)在金屬招祀上的派射功率為60 200瓦、IS氣流量為10-50暈升/分鐘、壓強為I 3帕的條件下，對(C)項的鍍碲鋅鎘先驅薄膜的表面濺射鋁膜f 10分鐘，制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構； Ce)在d)項制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構后，在氬氣氣氛保護下，在100 300°C溫度下進行熱處理O. 5 2小時； (f)最后將e)項熱處理后，用pH=12的氫氧化鈉的溶液將表面析出的鋁材料腐蝕去除，獲得多晶碲鋅鎘薄膜產品。所述的碲鋅鎘晶體靶的碲鋅鎘晶體用改進布里奇曼法生長的晶體；所述的碲鋅鎘晶體鋅組分范圍為O. 04 O. 4 ;所述的鋁靶為純度為99. 9995%的鋁。 本專利技術的技術方案是將金屬鋁誘導技術與傳統薄膜制備方法相結合的制備碲鋅鎘多晶薄膜的方法。以物理氣相沉積和金屬誘導結晶理論為基礎，在玻璃上制備碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構，通過低溫熱處理實現金屬誘導結晶化過程，實現探測器級碲鋅鎘薄膜制備。由于采取上述技術方案使本專利技術技術具有如下優點及效果 (a)本專利技術的制備方法，不僅改進了傳統工藝，而且成本低，適用于大面積沉積薄膜，薄膜與基片間附著力較大，可控性好，原材料利用率高，生產效率高且成膜質量好，產業化前景廣闊； (b)本專利技術的方法制備的碲鋅鎘薄膜，其結晶溫度低，晶粒尺寸大，載流子遷移率高； (c)產品電學性能優良、組分可控及缺陷密度較小，摻雜的自補償效應比較好，可實現η型摻雜。附圖說明圖I為金屬鋁誘導后獲得的碲鋅鎘薄膜表面形貌 圖2圖I的三維立體圖 圖3為金屬鋁誘導前獲得的碲鋅鎘薄膜表面形貌 圖4為圖3的三維立體圖 圖5為金屬鋁誘導后碲鋅鎘薄膜與誘導前的碲鋅鎘薄膜的X射線衍射圖譜。具體實施例方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。實施例I : 將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗15分鐘，再用質量濃度為99. 5%的乙醇超聲清洗30分鐘，最后用去離子水清洗20分鐘，在真空度為1.0父10_4帕的條件下，加熱至3001，通入氬氣，壓強為3帕時，進行反濺清洗20分鐘； 在用改進布里奇曼法生長的Cda9ZnaiTe晶體靶上的功率為60瓦、氬氣流量為50毫升/分鐘、壓強為I帕的條件下，施加濺射功率起輝，對處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜10分鐘；在純度為99. 9995%的鋁靶上的濺射功率為60瓦、氬氣流量為50毫升/分鐘、壓強為3帕的條件下，對鍍碲鋅鎘先驅薄膜的表面濺射鋁膜I分鐘制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構后，在氬氣氣氛保護下，在100°C溫度下進行熱處理2. O小時，最后用pH=12的氫氧化鈉的溶液將表面析出的鋁材料腐蝕去除，獲得多晶碲鋅鎘薄膜產品。實施例2: 將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗20分鐘，再用質量濃度為99. 5%的乙醇超聲清洗20分鐘，最后用去離子水清洗30分鐘，在真空度為6. OX 10_4帕的條件下，加熱至200°C，通入氬氣，壓強為4帕時，進行反濺清洗15分鐘； 在用改進布里奇曼法生長的Cda96Znatl4Te晶體靶上的功率為80瓦、氬氣流量為30毫升/分鐘、壓強為2帕的條件下，施加濺射功率起輝，對處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜40分鐘；在純度為99. 9995%的鋁靶上的濺射功率為100瓦、氬氣流量為30毫升/分鐘、壓 強為2帕的條件下，對鍍碲鋅鎘先驅薄膜的表面濺射鋁膜5分鐘制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構后，在氬氣氣氛保護下，在200°C溫度下進行熱處理I. O小時，最后用pH=12的氫氧化鈉的溶液將表面析出的鋁材料腐蝕去除，獲得多晶碲鋅鎘薄膜產品。該碲鋅鎘多晶薄膜產品可用做Y射線探測器。實施例3: 將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗30分鐘，再用質量濃度為99. 5%的乙醇超聲清洗15分鐘，最后用去離子水清洗15分鐘，在真空度為9. 9X 10_4帕的條件下，加熱至100°C，通入氬氣，壓強為5帕時，進行反濺清洗10分鐘； 在用改進布里奇曼法生長的Cda6Zna4Te晶體靶上的功率為120瓦、氬氣流量為10毫升/分鐘、壓強為3帕的條件下，施加濺射功率起輝，對處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜10分鐘；在純度為99. 9995%的鋁靶上的濺射功率為200瓦、氬氣流量為10毫升/分鐘、壓強為I帕的條件下，對鍍碲鋅鎘先驅薄膜的表面本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種金屬鋁誘導多晶碲鋅鎘薄膜的制備方法，其特征在于它按下述步驟進行：（a）將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗15～30分鐘，再用質量濃度為99.5%的乙醇超聲清洗15～30分鐘，最后用去離子水清洗15～30分鐘；（b）再將（a）項清洗的底板ITO玻璃在真空度為1.0×10？4～9.9×10？4帕的條件下，加熱至100～300℃，通入氬氣，壓強為3～5帕時，進行反濺清洗10～20分鐘；（c）在碲鋅鎘晶體靶上的功率為60～120瓦、氬氣流量為10？50毫升/分鐘、壓強為1～3帕的條件下，施加濺射功率起輝，對（b）項處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜10～60分鐘；（d）在金屬鋁靶上的濺射功率為60～200瓦、氬氣流量為10？50毫升/分鐘、壓強為1～3帕條件下，對（c）項鍍碲鋅鎘先驅薄膜表面濺射鋁膜1~10分鐘，制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構；（e）在（d）項制得碲鋅鎘先驅薄膜/誘導金屬Al膜的層疊結構后，在氬氣氣氛保護下，在100～300℃溫度下進行熱處理0.5～2小時；（f）最后將（e）項熱處理后，用pH=12的氫氧化鈉的溶液將表面析出的鋁材料腐蝕去除，獲得多晶碲鋅鎘薄膜產品。...
【技術特征摘要】
1.一種金屬鋁誘導多晶碲鋅鎘薄膜的制備方法，其特征在于它按下述步驟進行 (a)將襯底ITO玻璃用丙酮超聲清洗15 30分鐘，再用質量濃度為99.5%的乙醇超聲清洗15 30分鐘，最后用去離子水清洗15 30分鐘； (b)再將(a)項清洗的底板ITO玻璃在真空度為I.0X10_4 9. 9X10_4帕的條件下，加熱至100 300°C，通入氬氣，壓強為3 5帕時，進行反濺清洗10 20分鐘； (c)在締鋅鎘晶體祀上的功率為60 120瓦、IS氣流量為10-50暈升/分鐘、壓強為I 3帕的條件下，施加濺射功率起輝，對(b)項處理的ITO玻璃表面鍍碲鋅鎘先驅薄膜10 60分鐘； Cd)在金屬招祀上的派射功率為60 200瓦、IS氣流量為10-50暈升/分鐘、壓強為I 3帕條件下，對(C)項...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曾冬梅，周海，潘松海，楊英歌，
申請(專利權)人：北京石油化工學院，
類型：發明
國別省市：
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