專利名稱：雙色紅外探測材料的制備方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙色紅外探測材料的制備方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
紅外探測芯片可廣泛應(yīng)用于偵察、資源調(diào)查、天文觀測等軍事和民事領(lǐng)域。雙/多色紅外探測芯片由于可實現(xiàn)同時進行兩個或多個波段紅外輻射的探測，具有更好的目標(biāo)探測和識別能力，屬于高性三代紅外焦平面器件，是各種高端軍用或民用系統(tǒng)的核心器件。目前雙色紅外探測芯片主要采用碲鎘汞薄膜材料，該材料基于碲鋅鎘襯底或其它替代襯底，采用分子束外延方法制備特定組分的多層碲鎘汞薄膜，進而制備雙色紅外探測芯片?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點制備碲鎘汞薄膜的層數(shù)多，制備的工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供雙色紅外探測材料制備方法，以解決上述工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的雙色紅外探測材料的制備方法，該材料包括InSb和HgCdTe，該材料的制備方法包括以下步驟對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；對所述(211)晶向InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；在所述(211)晶向InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長； 進行HgCdTe薄膜的生長；在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-30(TC，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料。優(yōu)選地，所述切、磨和拋光處理操作具體包括對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向InSb襯底，所述(211)晶向InSb襯底的厚度為730-770微米；將切割后的所述InSb晶體進行粗磨，再進行精磨；對精磨后的所述InSb晶體進行機械拋光；對機械拋光后的所述InSb晶體進行化學(xué)拋光；對化學(xué)拋光后的所述InSb晶體進行測試。優(yōu)選地，所述(211)晶向InSb襯底的厚度為750微米。優(yōu)選地，在所述(211)晶向InSb襯底上進行CdTe緩沖層生長的步驟具體為將所述(211)晶向的InSb襯底在除氣溫度為350_450°C的條件下除氣，再在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；
降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2_4微米。優(yōu)選地，CdTe厚度為3微米。優(yōu)選地，所述除氣溫度為400°C。優(yōu)選地，所述再進行HgCdTe薄膜的生長的步驟具體為設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7-8微米。優(yōu)選地，所述預(yù)定溫度為230_270°C，保溫時間為20-25小時。本發(fā)明還提供了一種雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括處理設(shè)備，用于對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級的(211)晶 向的InSb襯底； 分子束外延系統(tǒng)，用于對所述(211)晶向InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及在所述(211)晶向InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長，還用于進行HgCdTe薄膜的生長；熱處理設(shè)備，用于在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，然后降溫得到雙色紅外探測材料。優(yōu)選地，所述處理設(shè)備還包括切割設(shè)備，用于對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向InSb襯底，所述(211)晶向InSb襯底的厚度為730-770微米；打磨設(shè)備，用于將切割后的所述InSb晶體進行粗磨，再進行精磨；機械拋光設(shè)備，用于對精磨后的所述InSb晶體進行機械拋光；化學(xué)拋光設(shè)備，用于對機械拋光后的所述InSb晶體進行化學(xué)拋光；測試設(shè)備，用于對化學(xué)拋光后的所述InSb晶體進行測試，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底。分子束外延系統(tǒng)具體用于將所述(211)晶向的InSb襯底在除氣溫度為350-450°C的條件下除氣，再在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至480_520°C，去除表面氧化層；降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2_4微米；設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7-8微米。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明的雙色紅外探測材料有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，其方法包括對InSb晶體先進行處理操作，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；對所述(211)晶向InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；在所述(211)晶向InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長；進行HgCdTe薄膜的生長；在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料，本發(fā)明的雙色紅外探測材料的制備方法簡單，技術(shù)相對簡化。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。


圖I為本發(fā)明實施例I的雙色紅外探測材料的制備方法；圖2為本發(fā)明實施例2的雙色紅外探測材料的制備方法；圖3為本發(fā)明實施例3的雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)；圖4為本發(fā)明實施例4的雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)；圖5所示為本發(fā)明實施例2的雙色紅外探測材料結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。為了清楚和簡化目的，當(dāng)其可能使本發(fā)明的主題模糊不清時，將省略本文所描述的器件中已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細具體說明。實施例I如圖I所示的本發(fā)明實施例提過了一種雙色紅外探測材料的制備方法，該材料包括InSb和HgCdTe，該材料的制備方法包括以下步驟S101、對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；S102、對所述(211)晶向的InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；S103、在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長；S104、然后再進行HgCdTe薄膜的生長；S105、在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料。其中，所述保護氣氛為氫氣和氮氣。本發(fā)明實施例的雙色紅外探測材料有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，而且制備方法簡單，技術(shù)相對簡化，且得到的雙色紅外探測材料性能好。實施例2如圖2所示的本發(fā)明的實施例提供了另一種雙色紅外探測材料的制備方法，該方法包括以下步驟S201、對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向的InSb襯底，所述(211)晶向的InSb襯底的厚度為730-770微米；所述(211)晶向的InSb襯底的厚度為750微米。S202、將切割后的所述(211)晶向的InSb晶體進行粗磨，再進行精磨；3203、對精磨后的所述(211)晶向的InSb晶體進行機械拋光；S204、對機械拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行化學(xué)拋光；先進行機械拋光，然后采用化學(xué)拋光方法，以去除加工過程中對所述(211)晶向的InSb晶體層的損傷。S205、對化學(xué)拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行測試，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；本發(fā)明的實施例的測試具體為采用X光衍射儀對所述InSb晶體進行評價，并將清理干凈的所述InSb晶體進行包裝待用。S206、對所述(211)晶向的InSb襯底進行濕化處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；在獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)的同時，還要保證晶片表面的粗糙度和平整度。S207、將所述(211)晶向的InSb襯底在除氣溫度為350_450°C的條件下除氣，再在Te束的保護條件下，升高所述(211)晶向的InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層；作為本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至500°C達到去除表面氧化層；S208、降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2-4微 米;在本步驟中通過高能電子衍射儀進行時時監(jiān)測，當(dāng)實驗測得的CdTe緩沖層生長的厚度達到所要求的，則停止CdTe緩沖層生長，實驗測得的CdTe緩沖層生長是時間約為4小時。作為本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，CdTe厚度為3微米；作為本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，所述除氣溫度為400°C ；S209、設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7_8微米；在本步驟中通過高能電子衍射儀進行時時監(jiān)測，當(dāng)實驗測得的HgCdTe薄膜生長的厚度達到要求后，停止HgCdTe薄膜生長，實驗測得的HgCdTe薄膜生長的時間約為5小時。S2010、在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料。其中，所述保護氣氛為氫氣和氮氣。在預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16_30小時，迅速降溫得到雙色紅外探測材料。本發(fā)明實施例采用的保護氣氛為氮氣和氫氣。作為本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施例，所述預(yù)定溫度為230_270°C，保溫時間為20_25小時。如圖5所示為本發(fā)明實施例的雙色紅外探測材料結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以清楚的看出本發(fā)明實施例的雙色紅外探測材料中各個膜層的分布關(guān)系。實施例3本發(fā)明實施例提供了一種雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)，參見圖3，該系統(tǒng)包括處理設(shè)備301，用于對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；分子束外延系統(tǒng)302，用于對所述(211)晶向的InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長，還用于進行HgCdTe薄膜的生長；
熱處理設(shè)備303，用于在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，然后降溫得到雙色紅外探測材料。本發(fā)明實施例提供的雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)得到的雙色紅外探測材料有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，而且制備方法簡單，技術(shù)相對簡化，且得到的雙色紅外探測材料性能好。實施例4本發(fā)明實施例提供了另一種雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)，參見圖4，該系統(tǒng)包括切割設(shè)備401，用于對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向InSb襯底，所述(211)晶向InSb襯底的厚度為730-770微米；打磨設(shè)備402，用于將切割后的所述(211)晶向的InSb晶體進行粗磨，再進行精磨；機械拋光設(shè)備403，用于對精磨后的所述(211)晶向的InSb晶體進行機械拋光；化學(xué)拋光設(shè)備404，用于對機械拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行化學(xué)拋光;測試設(shè)備405，用于對化學(xué)拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行測試，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底。熱處理設(shè)備406，用于對所述(211)晶向InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，然后降溫得到雙色紅外探測材料。分子束外延系統(tǒng)407具體用于將所述(211)晶向的InSb襯底在除氣溫度為350-450°C的條件下除氣，再在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至480_520°C，去除表面氧化層；降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2_4微米；設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7-8微米。本發(fā)明實施例提供的雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)得到的雙色紅外探測材料有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，而且制備方法簡單，技術(shù)相對簡化，且得到的雙色紅外探測材料性能好。綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種雙色紅外探測材料制備方法和應(yīng)用該材料制備探測芯片的方法，本發(fā)明的雙色紅外探測材料有InSb和HgCdTe兩層膜層，膜層數(shù)量少，制備方法包括將InSb晶體先進行定向切割，再經(jīng)過磨、剖和測試，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底；對所述(211)晶向的InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；再在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長；進行HgCdTe薄膜的生長；最后在保護氣氛條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到250°C，恒溫24小時，快速降溫得到雙色紅外探測材料，所以本發(fā)明的雙色紅外探測材料的制備方法簡單，技術(shù)相對簡化。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍 為準。
權(quán)利要求
1.雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，制備方法包括 對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底； 對所述(211)晶向的InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)； 在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長； 然后再進行HgCdTe薄膜的生長； 在保護氣體條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-30(TC，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，所述切、磨和拋光處理操作具體包括 對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向的InSb襯底，所述(211)晶向的InSb襯底的厚度為730-770微米； 將切割后的所述(211)晶向的InSb晶體進行粗磨，再進行精磨； 對精磨后的所述(211)晶向的InSb晶體進行機械拋光，然后在進行化學(xué)拋光； 對化學(xué)拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行測試，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，所述(211)晶向的InSb襯底的厚度為750微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層生長的步驟具體為 將所述(211)晶向的InSb襯底進行除氣，除氣溫度為350-450°C，再在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至480-520°C，去除表面氧化層； 降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2_4微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，所述除氣溫度為400°C，所述CdTe厚度為3微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，所述HgCdTe薄膜的生長的步驟具體為 設(shè)定Hg、CdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7-8微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的雙色紅外探測材料的制備方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度為230-270°C，保溫時間為20-25小時。
8.雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 處理設(shè)備，用于對InSb晶體先進行切、磨和拋光處理操作，獲得外延級的(211)晶向的InSb襯底； 分子束外延系統(tǒng)，用于對所述(211)晶向InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)，以及在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長，然后再進行HgCdTe薄膜的生長； 熱處理設(shè)備，用于在保護氣體條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300°C，保溫時間為16-30小時，然后降溫得到雙色紅外探測材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理設(shè)備具體包括切割設(shè)備，用于對所述InSb晶體進行定向切割，得到(211)晶向的InSb襯底，所述(211)晶向的InSb襯底的厚度為730-770微米； 打磨設(shè)備，用于將切割后的所述(211)晶向的InSb晶體進行粗磨，再進行精磨； 機械拋光設(shè)備，用于對精磨后的所述(211)晶向的InSb晶體進行機械拋光； 化學(xué)拋光設(shè)備，用于對機械拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行化學(xué)拋光； 測試設(shè)備，用于對化學(xué)拋光后的所述(211)晶向的InSb晶體進行測試，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于， 分子束外延系統(tǒng)具體用于將所述(211)晶向的InSb襯底進行除氣，除氣溫度為350-4500C，再在Te束的保護條件下，升高InSb襯底的溫度至480_520°C，去除表面氧化層；然后降溫到290°C，打開CdTe的束流，進行CdTe緩沖層生長，CdTe厚度為2_4微米；再設(shè)定HgXdTe和Te束流，將InSb襯底的溫度降到190°C，打開Hg、CdTe和Te束流，使HgCdTe薄膜厚度達到7-8微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙色紅外探測材料的制備方法及系統(tǒng)，該方法制備雙色紅外探測材料需要的層數(shù)少，制備工藝簡單。其制備方法包括對InSb晶體先進行前期處理操作，獲得外延級(211)晶向的InSb襯底；對所述(211)晶向的InSb襯底進行處理，獲得HgCdTe分子束外延所要求的表面態(tài)；在所述(211)晶向的InSb襯底上進行CdTe緩沖層的生長；然后再進行HgCdTe薄膜的生長；在保護氣體條件下，將生長后的所述HgCdTe薄膜加熱到預(yù)定溫度200-300℃，保溫時間為16-30小時，降溫得到雙色紅外探測材料；雙色紅外探測材料的制備系統(tǒng)包括處理設(shè)備、分子束外延系統(tǒng)和熱處理設(shè)備。
文檔編號H01L31/0296GK102867859SQ201210328258
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者周立慶, 劉銘, 鞏鋒, 王經(jīng)緯, 王叢, 孫浩 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所