專利名稱：熔體法生長(zhǎng)的碲鎘汞材料中的復(fù)合缺陷消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單晶或具有一定結(jié)構(gòu)的均勻多晶化合物材料的后處理技術(shù)，特別是指用于長(zhǎng)波光導(dǎo)型碲鎘汞探測(cè)器晶體材料中的復(fù)合缺陷消除方法。
這是因?yàn)樵陧阪k汞材料長(zhǎng)晶與熱處理過程中，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)式中VHg2-為帶二個(gè)負(fù)電荷的汞空位離子，D+為帶一個(gè)正電荷的施主，VHgD為復(fù)合缺陷。雖然材料在長(zhǎng)晶過程中溫度較高，復(fù)合缺陷VHgD產(chǎn)生的幾率很小，但在長(zhǎng)晶結(jié)束時(shí)，由于溫度下降較快，正負(fù)離子因靜電吸引在一起后，熱能降低而不足以分離就被凍住，從而使上二式向右的反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)晶后晶體中的缺陷主要就成為復(fù)合缺陷。這在我們的碲鎘汞晶體的正電子湮沒壽命譜測(cè)量中得到證實(shí)，見蕭繼榮，“碲鎘汞晶體中的汞空位”，全國(guó)第三屆晶體缺陷會(huì)議，1997和Y.J.HE，J.R.Xiao，J.Phys.1989，SA91。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在長(zhǎng)晶后未經(jīng)熱處理的碲鎘汞晶體中，起主要作用的是汞空位與施主原子組成的復(fù)合缺陷(VHg·D)，當(dāng)熱處理溫度足夠高時(shí)，復(fù)合缺陷就離解成簡(jiǎn)單缺陷，因此熱處理的結(jié)果決定于復(fù)合缺陷的離解程度以及簡(jiǎn)單缺陷的平衡濃度，據(jù)此我們認(rèn)為在傳統(tǒng)的n型熱處理工藝之前應(yīng)該插入使復(fù)合缺陷離解并不讓其再產(chǎn)生的這一單向過程，熱處理過程才是完美的，才能得到好的結(jié)果。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案完成將經(jīng)排氣密封裝有樣品和汞源的玻璃管推入管狀電爐內(nèi)，爐溫加熱至300℃-320℃，汞源溫度比樣品溫度低0℃-20℃，保溫至少4小時(shí)，以1.0-1.2℃/分鐘的速率將爐溫降至200℃-220℃，然后用傳統(tǒng)的n型熱處理方法繼續(xù)進(jìn)行熱處理。
或者將復(fù)合缺陷離解這一步緊接在長(zhǎng)晶結(jié)束后來完成，具體步驟是在長(zhǎng)晶結(jié)束后以1.0℃-1.2℃/min的速度緩慢降溫到200℃-220℃后截?cái)嚯娫矗鋮s至室溫。然后將晶體切片，排氣密封，用傳統(tǒng)的n型熱處理方法進(jìn)行熱處理。
本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)儀器設(shè)備沒作任何改變，只是在工藝上作了變動(dòng)，卻獲得很好的效果。
實(shí)施例2步驟為將復(fù)合缺陷離解這一步緊接在長(zhǎng)晶結(jié)束后來完成，具體方法是在長(zhǎng)晶結(jié)束后以1.0-1.2℃/min降溫，降溫到200℃-220℃后切斷長(zhǎng)晶爐電源，冷卻至室溫取出。然后依此重復(fù)實(shí)施例1的步驟a，b，c，e。
上述熱處理方法的效果可以從下面的表內(nèi)數(shù)據(jù)看出，表II括號(hào)內(nèi)的樣品是210℃等溫處理1個(gè)月后，經(jīng)測(cè)試不合格的晶片。括號(hào)外是用實(shí)施例1的熱處理方法處理的晶片，可見用本發(fā)明的方法處理后，77K的電子濃度明顯降低，遷移率明顯提高。表III是同一晶錠的相鄰晶片之間的對(duì)比，奇數(shù)片用傳統(tǒng)方法處理，處理溫度是220℃，偶數(shù)片用本發(fā)明的方法在300℃保溫4小時(shí)后緩慢降溫至220℃處理一月，表IV為用本發(fā)明方法處理后的晶片，在77K溫度下測(cè)得的電學(xué)參數(shù)。
表I

A，B是把同一晶片分為兩半，C1、C2、C3是不同晶錠的晶片。
表II

C4、C5、C6、C7是不同晶錠的晶片。
表III

表IV

權(quán)利要求
1.一種熔體法生長(zhǎng)的碲鎘汞材料中的復(fù)合缺陷消除方法，包括料管清洗烘烤，排氣封管，熱處理，其步驟為a.將玻璃管和石英舟用洗潔精清洗并用水沖凈后在鉻酸中浸泡4小時(shí)，用去離子水沖洗15次，烘干待用；b.將研磨過的晶片用丙酮、去離子水與酒精超聲清洗干凈后放在濾紙上自然干燥；然后將晶片插入石英舟后推入玻璃管，在推入玻璃管之前先在管內(nèi)滴入半粒黃豆大小的汞滴；c.將上述裝有晶片與汞的玻璃管接入真空系統(tǒng)抽真空至0.02Pa后封下；d.將經(jīng)排氣密封裝有晶片的玻璃管推入管狀電爐內(nèi)，進(jìn)行復(fù)合缺陷離解處理；e.然后將晶片保持在200℃-220℃之間繼續(xù)處理28-30天后冷卻至室溫取出，其特征在于步驟d.將經(jīng)排氣密封裝有晶片的玻璃管推入管狀電爐內(nèi)，進(jìn)行復(fù)合缺陷離解處理的方法為將爐溫加熱至300-320℃，汞源比晶片溫度低0℃-20℃，保溫4小時(shí)以上，以1.0℃-1.2℃/分鐘的速率將爐溫降至200℃-220℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.一種熔體法生長(zhǎng)的碲鎘汞材料中的復(fù)合缺陷消除方法，其特征在于所說的步驟d.復(fù)合缺陷離解處理方法也可緊接在碲鎘汞材料長(zhǎng)晶結(jié)束后來完成，具體方法是在長(zhǎng)晶結(jié)束后以1.0-1.2℃/min降溫，降溫到200℃-220℃后切斷長(zhǎng)晶爐電源，冷卻至室溫取出，然后依次重復(fù)權(quán)利要求1的步驟a、h、c、e。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熔體法生長(zhǎng)的碲鎘汞材料中的復(fù)合缺陷消除方法，特別是指用于長(zhǎng)波光導(dǎo)型碲鎘汞探測(cè)器晶體材料中的復(fù)合缺陷消除方法。該方法的特征是在傳統(tǒng)的n型熱處理工藝之前插入使復(fù)合缺陷離解并不讓其再產(chǎn)生的高溫?zé)崽幚磉^程。本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)儀器設(shè)備沒作任何改變，只是在工藝上作了變動(dòng)，卻獲得很好的效果，完全符合光導(dǎo)型探測(cè)器所要求的電子濃度。
文檔編號(hào)C30B29/10GK1436880SQ0311564
公開日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者蕭繼榮, 林杏潮, 方家熊, 張莉萍, 楊曉陽(yáng), 沈杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所