本發(fā)明涉及具有緩沖層的cdznte薄膜光電探測(cè)器的制備方法，屬于屬于光電探測(cè)器器件制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

cdznte晶體是直接帶隙的ii-vi族化合物半導(dǎo)體，可以看作是由cdte和znte的固溶成。

cdznte禁帶寬度可隨著zn含量的不同而從1.45ev到2.2ev變化，在室溫下使用可以省去昂貴、復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，可以降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。cdznte的電阻率高因此在高溫下也能有較小的漏電流，并且cdznte的極化效應(yīng)比cdte晶體要低很多，輻射探測(cè)衰減現(xiàn)象比cdte弱，有利于探測(cè)。此外cdznte光靈敏度高，平均原子序數(shù)高，可以有較高的探測(cè)效率。

cdznte單晶在室溫高能射線探測(cè)器中被認(rèn)為最有潛力的的材料，具有較好的探測(cè)效率和能量分辨率。但是隨著大面積探測(cè)器的不斷發(fā)展，對(duì)cdznte單晶質(zhì)量和尺寸的要求不斷提高，使得晶體生長(zhǎng)帶來(lái)很大困難。對(duì)于大尺寸cdznte探測(cè)器的應(yīng)用，cdznte薄膜相對(duì)于晶體具有優(yōu)勢(shì)。cdznte薄膜的制備技術(shù)簡(jiǎn)單，成本更低，最重要的是容易得到大面的cdznte薄膜。獲得cdznte薄膜的方法有很多，如：熱蒸發(fā)，磁控濺射，化學(xué)氣相沉積，近空間升華法等。其中近空間升華法制備cdznte薄膜成本低、質(zhì)量高、速度快，適用于大面積沉積薄膜是目前最有前途的方法，可以獲得高質(zhì)量、高電阻率的cdznte薄膜。

目前，近空間升華法制備的cdznte薄膜主要沉積在單晶硅、普通玻璃、fto或者ito涂層的玻璃上，這些襯底和cdznte薄膜之間存在較大的晶格失配，這樣一定程度上限制了cdznte薄膜的質(zhì)量提高和實(shí)際的器件應(yīng)用。緩沖層是一種被用來(lái)減小薄膜與襯底減晶格失配的常用方法，但是在高質(zhì)量cdznte薄膜的制備過(guò)程中，采用緩沖層的方法還非常少見(jiàn)。znte和cdte的晶格常數(shù)分別為6.11和6.48，非常接近于cdznte薄膜的晶格常數(shù)（接近于6.44）。因此我們通過(guò)引入znte/cdte作為緩沖層來(lái)減小cdznte薄膜與襯底之間的晶格失配，制備高質(zhì)量探測(cè)器用cdznte薄膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過(guò)在采用近空間升華法制備cdznte薄膜之前先引入緩沖層（znte/cdte），從而達(dá)到提高cdznte薄膜質(zhì)量的目的，給cdznte薄膜在光電探測(cè)器設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用提供了新的方案。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明是一種具有緩沖層的cdznte薄膜光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于該方法包括如下過(guò)程和步驟：

a.襯底si片的預(yù)處理：采用本征單晶si片做為襯底，將襯底先用曲拉通去除表面的油污，再用去離子水、丙酮和乙醇分別超聲清洗5~20分鐘，去除襯底表面的有機(jī)物與雜質(zhì)，最后將襯底放在在氫氟酸的稀釋濃液中浸泡10~15分鐘去除表面的sio2，烘干后放入高真空近空間升華與磁控濺射鍍膜設(shè)備的磁控濺射腔內(nèi)；

b.磁控濺射緩沖層：以si為襯底采用磁控濺射法依次濺射znte和cdte薄膜作為cdznte薄膜生長(zhǎng)的緩沖層；靶材分別為純度為99.99%的znte和cdte；znte和cdte的濺射條件相同即濺射氣氛為氬氣，濺射氣壓為1~6mtorr，濺射功率50~200w,濺射時(shí)間20~100min；znte和cdte的膜厚分別在0.05~1mm。緩沖層制備好以后，通過(guò)設(shè)備自帶的機(jī)械手將襯底傳輸?shù)浇臻g升華腔內(nèi)；

c.真空沉積cdznte薄膜：首先是cdznte單晶粉末升華源的準(zhǔn)備，即采用移動(dòng)加熱法生長(zhǎng)出質(zhì)量好、成分均勻且zn含量為2~20%的cdznte單晶；生長(zhǎng)好的單晶被切片然后研磨成粉末做為升華源；然后是薄膜的生長(zhǎng)：開(kāi)機(jī)械泵抽真空保持升華腔內(nèi)的氣壓在2pa以下；加熱升華源和襯底的溫度分別為650℃和400℃；生長(zhǎng)3h后，關(guān)閉升華源和襯底的加熱；冷卻樣品至室溫；關(guān)機(jī)械泵，取出樣品；薄膜的厚度在300mm左右；

d.cdznte薄膜的退火及腐蝕：樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下慢速退火30~90min，退火溫度為300~450℃。將退火樣品放在0.1~0.2%的溴甲醇濃液中腐蝕5~40s，然后將樣品依次放入無(wú)水甲醇和去離子水中清洗吹干；

e.叉指電極的制備：通過(guò)光刻工藝等制作叉指電極掩膜板，利用掩膜板在樣品的表面采用電子束蒸發(fā)法在樣品的表面沉積金電極；然后在真空中退火15~45min，退火溫度為100~450℃，使得薄膜和電極之間形成良好的歐姆接觸；最終制得薄膜光電探測(cè)器部件。

同現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用高真空近空間升華與磁控濺射鍍膜一體化工藝設(shè)備，通過(guò)機(jī)械手將樣品從磁控濺射腔傳到升華腔，避免在cdznte薄膜沉積前，緩沖層被污染，從而影響薄膜質(zhì)量。

（2）在si襯底和cdznte薄膜之間引入znte/cdte緩沖層，有效地減小了si襯底和cdznte薄膜之間的晶格失配，提高了cdznte薄膜的質(zhì)量，有有利于制備高性能的光電探測(cè)器件。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具有緩沖層的cdznte薄膜光電探測(cè)器和一般cdznte薄膜光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明具有緩沖層的cdznte薄膜光電探測(cè)器和一般cdznte薄膜制備的光電探測(cè)器對(duì)x射線的iv響應(yīng)圖譜。

具體實(shí)施方式，現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的制備過(guò)程和步驟如下：

a.襯底si片的預(yù)處理：采用本征單晶si片做為襯底，將襯底先用曲拉通去除表面的油污，再用去離子水、丙酮和乙醇分別超聲清洗10min，去除襯底表面的有機(jī)物與雜質(zhì)，最后在氫氟酸的稀釋濃液中浸泡10min去除表面的sio2，烘干后放入高真空近空間升華與磁控濺射鍍膜設(shè)備的磁控濺射腔內(nèi)。

b.磁控濺射緩沖層：以si為襯底采用磁控濺射法依次濺射znte和cdte薄膜作為cdznte薄膜生長(zhǎng)的緩沖層。靶材分別為純度為99.99%的znte和cdte。znte和cdte的濺射條件相同即濺射氣氛為氮?dú)猓瑸R射氣壓為6mtorr，濺射功率150w,濺射時(shí)間20min。znte和cdte的膜厚分別在0.1mm。緩沖層制備好以后，通過(guò)設(shè)備自帶的機(jī)械手將襯底傳輸?shù)缴A腔內(nèi)。

c.真空沉積cdznte薄膜：首先是cdznte單晶粉末升華源的準(zhǔn)備即采用移動(dòng)加熱法生長(zhǎng)出質(zhì)量好、成分均勻且zn含量為10%的cdznte單晶。生長(zhǎng)好的單晶被切片然后研磨成粉末做為升華源。然后是薄膜的生長(zhǎng)，開(kāi)機(jī)械泵抽真空保持升華腔內(nèi)的氣壓在2pa以下；加熱升華源和襯底的溫度分別為650℃和400℃；生長(zhǎng)3h后，關(guān)閉升華源和襯底的加熱，冷卻樣品至室溫，關(guān)機(jī)械泵，取出樣品，薄膜的厚度在300mm。

d.cdznte薄膜的退火及腐蝕：樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下慢速退火40min，退火溫度為350℃。將退火樣品放在0.1%的溴甲醇濃液中腐蝕20s，然后將樣品依次放入無(wú)水甲醇和去離子水中清洗吹干。

e.叉指電極的制備：通過(guò)光刻工藝等制作叉指電極掩膜板，利用掩膜板在樣品的表面采用電子束蒸發(fā)法在樣品的表面沉積金電極，然后在真空中退火30min，退火溫度為300℃，使得薄膜和電極之間形成良好的歐姆接觸。最終制備薄膜光電探測(cè)器部件。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例的制備過(guò)程和步驟如下：

a.襯底si片的預(yù)處理：采用本征單晶si片做為襯底，將襯底先用曲拉通表面的油污，再用去離子水、丙酮和乙醇分別超聲清洗10min，去除襯底表面的有機(jī)物與雜質(zhì)，最后在氫氟酸的稀釋濃液中浸泡10min去除表面的sio2，烘干后放入高真空近空間升華與磁控濺射鍍膜設(shè)備的磁控濺射腔內(nèi)。

b.磁控濺射緩沖層：以si為襯底采用磁控濺射法依次濺射znte和cdte薄膜作為cdznte薄膜生長(zhǎng)的緩沖層。靶材分別為純度為99.99%的znte和cdte。znte和cdte的濺射條件相同即濺射氣氛為氮?dú)?，濺射氣壓為6mtorr，濺射功率150w,濺射時(shí)間40min。znte和cdte的膜厚分別在0.25mm。緩沖層制備好以后，通過(guò)設(shè)備自帶的機(jī)械手將襯底傳輸?shù)缴A腔內(nèi)。

c.真空沉積cdznte薄膜：首先是cdznte單晶粉末升華源的準(zhǔn)備即采用移動(dòng)加熱法生長(zhǎng)出質(zhì)量好、成分均勻且zn含量為10%的cdznte單晶。生長(zhǎng)好的單晶被切片然后研磨成粉末做為升華源。然后是薄膜的生長(zhǎng)，開(kāi)機(jī)械泵抽真空保持升華腔內(nèi)的氣壓在2pa以下；加熱升華源和襯底的溫度分別為650℃和400℃；生長(zhǎng)3h后，關(guān)閉升華源和襯底的加熱，冷卻樣品至室溫，關(guān)機(jī)械泵，取出樣品，薄膜的厚度在300mm。

d.cdznte薄膜的退火及腐蝕：樣品在氮?dú)獗Ｗo(hù)下慢速退火40min，退火溫度為350℃。將退火樣品放在0.1%的溴甲醇濃液中腐蝕20s，然后將樣品依次放入無(wú)水甲醇和去離子水中清洗吹干。

e.叉指電極的制備：通過(guò)光刻工藝等制作叉指電極掩膜板，利用掩膜板在樣品的表面采用電子束蒸發(fā)法在樣品的表面沉積金電極，然后在真空中退火30min，退火溫度為300℃，使得薄膜和電極之間形成良好的歐姆接觸。最終制備薄膜光電探測(cè)器部件。