本發(fā)明涉及紅外探測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法。

背景技術(shù)：

紅外焦平面探測(cè)技術(shù)具有光譜響應(yīng)波段寬、可獲得更多地面目標(biāo)信息、能晝夜工作等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察、毀傷效果評(píng)估以及農(nóng)牧業(yè)、森林資源的調(diào)查、開(kāi)發(fā)和管理、氣象預(yù)報(bào)、地?zé)岱植肌⒌卣?、火山活?dòng)，太空天文探測(cè)等領(lǐng)域。

碲鎘汞薄膜材料是高性能紅外焦平面探測(cè)器的核心材料，制備這種材料的技術(shù)方法很多，有液相外延法(LPE)、分子束外延法(MBE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法等，其中液相外延法是一種非常成熟的工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)。碲鎘汞薄膜材料的厚度一般在10-15微米左右。用于紅外焦平面制造技術(shù)的HgCdTe晶片在表面有著其固有的生長(zhǎng)缺陷，HgCdTe表面由于對(duì)流而產(chǎn)生具有波浪樣式的波紋，在其表面制備的碲鎘汞器件與Si讀出電路互連不能滿(mǎn)足互連要求，需要對(duì)碲鎘汞表面進(jìn)行平坦化工藝，即機(jī)械拋光、機(jī)械化學(xué)拋光和化學(xué)拋光。碲鎘汞(Hg_1-xCd_xTe)薄膜材料在機(jī)械拋光和機(jī)械化學(xué)拋光在減薄過(guò)程中沒(méi)有選擇性，而在化學(xué)拋光時(shí)由于構(gòu)成碲鎘汞表面的半導(dǎo)體元素具有各向異性，化學(xué)拋光液與碲鎘汞材料的各元素反應(yīng)速率不同，造成碲鎘汞表面的組分偏差較大，在此材料材料上制備的碲鎘汞探測(cè)器器件光譜響應(yīng)均勻性不能滿(mǎn)足性能要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在化學(xué)拋光時(shí)由于構(gòu)成碲鎘汞表面的半導(dǎo)體元素具有各向異性，化學(xué)拋光液與碲鎘汞材料的各元素反應(yīng)速率不同，碲鎘汞表面的組分偏差較大的問(wèn)題。

本發(fā)明提供的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法，包括以下步驟：

利用化學(xué)拋光液對(duì)所述碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行N次化學(xué)拋光，其中，第i+1次化學(xué)拋光的去除厚度小于第i次化學(xué)拋光的去除厚度，其中，N≥3，1≤i≤N；

將經(jīng)過(guò)N次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)進(jìn)行多次化學(xué)拋光及在化學(xué)拋光后對(duì)碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行表面處理，解決了現(xiàn)有技術(shù)中碲鎘汞表面的組分偏差較大的問(wèn)題，不僅能夠降低碲鎘汞材料的組分方差，而且使碲鎘汞材料的表面極少氧化物甚至無(wú)氧化物，從而使碲鎘汞探測(cè)器器件光譜響應(yīng)均勻性能夠滿(mǎn)足性能要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在化學(xué)拋光時(shí)由于構(gòu)成碲鎘汞表面的半導(dǎo)體元素具有各向異性，化學(xué)拋光液與碲鎘汞材料的各元素反應(yīng)速率不同，碲鎘汞表面的組分偏差較大的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法，以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在化學(xué)拋光時(shí)由于構(gòu)成碲鎘汞表面的半導(dǎo)體元素具有各向異性，化學(xué)拋光液與碲鎘汞材料的各元素反應(yīng)速率不同，碲鎘汞表面的組分偏差較大的問(wèn)題，可以用兩種途徑進(jìn)行解決，一方面需要選擇合適的碲鎘汞化學(xué)拋光液，降低由于化學(xué)拋光液對(duì)碲鎘汞的腐蝕速率不同，帶來(lái)的表面組分不同的缺陷；另一方面改進(jìn)碲鎘汞的化學(xué)拋光方法和后處理方法，降低碲鎘汞材料表面的組分方差大小。下面將對(duì)本發(fā)明碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法進(jìn)行具體的說(shuō)明。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法，圖1是本發(fā)明實(shí)施例的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法的流程圖，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法包括如下處理：

步驟101，利用化學(xué)拋光液對(duì)所述碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行N次化學(xué)拋光，其中，第i+1次化學(xué)拋光的去除厚度小于第i次化學(xué)拋光的去除厚度，其中，N≥3，1≤i≤N；

步驟102，將經(jīng)過(guò)N次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理。

在利用化學(xué)拋光液對(duì)所述碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行N次化學(xué)拋光之前，還包括對(duì)所述碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行機(jī)械拋光和機(jī)械化學(xué)拋光。

具體的，所述碲鎘汞薄膜材料通過(guò)外延法制備得到，所述外延法包括但不限于液相外延法、分子束外延法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積。

利用化學(xué)拋光液對(duì)所述碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行N次化學(xué)拋光時(shí)，每一次化學(xué)拋光均可利用現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)拋光的方法進(jìn)行，對(duì)此本發(fā)明不做特殊限定。

具體的，第i+1次化學(xué)拋光的去除厚度小于第i次化學(xué)拋光的去除厚度具體為：

第1次化學(xué)拋光的去除厚度不超過(guò)去除總厚度的50％；

第i+1次化學(xué)拋光的去除厚度不超過(guò)第i次化學(xué)拋光去除厚度的60％。

優(yōu)選的，所述N為3～6；

第1次化學(xué)拋光的去除厚度為去除總厚度的45～50％；

第i+1次化學(xué)拋光的去除厚度為第i次化學(xué)拋光去除厚度的55～60％。

具體的，所述第i次化學(xué)拋光利用的化學(xué)拋光液為第一化學(xué)拋光液或第二化學(xué)拋光液，所述第一化學(xué)拋光液為溴與甲醇和乙二醇組成的混合物，所述第二化學(xué)拋光液為氨水與雙氧水組成的混合物。

更加具體的，所述第一化學(xué)拋光液中甲醇與乙二醇的體積比為1:1～1:5，甲醇和乙二醇組成第一混合物，溴在第一混合物中的體積濃度為0.05％～0.5％。

更加具體的，所述第二化學(xué)拋光液中氨水與雙氧水的體積比為1:5～1:100。

步驟102具體包括以下步驟：

將經(jīng)過(guò)N次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間為5～20s。

具體的，將經(jīng)過(guò)N次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理，可以選用將將經(jīng)過(guò)N次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料浸泡在表面處理液中的方式。

具體的，所述表面處理液為乳酸與乙二醇按照體積比1:10～1:100組成的混合物，優(yōu)選的，所述表面處理液為乳酸與乙二醇按照體積比1:40～1:80組成的混合物。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)進(jìn)行多次化學(xué)拋光及在化學(xué)拋光后對(duì)碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行表面處理，解決了現(xiàn)有技術(shù)中碲鎘汞表面的組分偏差較大的問(wèn)題，不僅能夠降低碲鎘汞材料的組分方差，而且使碲鎘汞材料的表面極少氧化物甚至無(wú)氧化物，從而使碲鎘汞探測(cè)器器件光譜響應(yīng)均勻性能夠滿(mǎn)足性能要求。利用本發(fā)明的化學(xué)拋光方法制備得到的碲鎘汞薄膜材料已經(jīng)成功地應(yīng)用于LW320×256和LW1280×1024碲鎘汞焦平面器件上。

為了詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例，給出實(shí)例1～實(shí)例3。

實(shí)例1

本發(fā)明實(shí)施例實(shí)例1的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法包括如下處理：

步驟101，利用第一化學(xué)拋光液對(duì)厚度為14.1405微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行4次化學(xué)拋光，從第1次化學(xué)拋光到第4次化學(xué)拋光碲鎘汞薄膜材料的去除的厚度依次為1.6604微米、0.9546微米、0.5423微米、0.3152微米。其中，第一化學(xué)拋光液為溴與甲醇和乙二醇組成的混合物，甲醇與乙二醇的體積比為1:2，甲醇和乙二醇組成第一混合物，溴在第一混合物中的體積濃度為0.2％。

步驟102，將經(jīng)過(guò)4次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間為10s，所述表面處理液為乳酸與乙二醇按照體積比1:40組成的混合物，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0006。

實(shí)例2

本發(fā)明實(shí)施例實(shí)例2的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法包括如下處理：

步驟101，利用第二化學(xué)拋光液對(duì)厚度為13.6761微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行4次化學(xué)拋光，從第1次化學(xué)拋光到第4次化學(xué)拋光碲鎘汞薄膜材料的去除的厚度依次為1.5614微米、0.9284微米、0.5323微米、0.3065微米。其中，第二化學(xué)拋光液為氨水與雙氧水組成的混合物，氨水與雙氧水的體積比為1:50。

步驟102，將經(jīng)過(guò)4次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間為12s，所述表面處理液為乳酸與乙二醇按照體積比1:60組成的混合物，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0007。

在其它條件均相同的條件下，如果僅利用第一化學(xué)拋光液對(duì)厚度為12.4976微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行1次化學(xué)拋光，去除的厚度為3.8825微米，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0025。

實(shí)例3

本發(fā)明實(shí)施例實(shí)例3的碲鎘汞薄膜材料的化學(xué)拋光方法包括如下處理：

步驟101，利用化學(xué)拋光液對(duì)厚度為13.3271微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行4次化學(xué)拋光，第1次化學(xué)拋光和第3次化學(xué)拋光利用第一化學(xué)拋光液，第2次化學(xué)拋光和第4次化學(xué)拋光使用第二化學(xué)拋光液，從第1次化學(xué)拋光到第4次化學(xué)拋光碲鎘汞薄膜材料的去除的厚度依次為1.7604微米、1.0046微米、0.5732微米、0.3204微米。其中，第一化學(xué)拋光液為溴與甲醇和乙二醇組成的混合物，甲醇與乙二醇的體積比為1:3，甲醇和乙二醇組成第一混合物，溴在第一混合物中的體積濃度為0.2％；第二化學(xué)拋光液為氨水與雙氧水組成的混合物，氨水與雙氧水的體積比為1:40。

步驟102，將經(jīng)過(guò)4次化學(xué)拋光后的碲鎘汞薄膜材料在表面處理液中進(jìn)行表面處理，處理時(shí)間為8s，所述表面處理液為乳酸與乙二醇按照體積比1:80組成的混合物，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0004。

對(duì)比例1：

采用化學(xué)拋光液(組成為：甲醇與乙二醇的體積比為1:2，甲醇和乙二醇組成第一混合物，溴在第一混合物中的體積濃度為0.2％)將厚度為10.6400微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行1次化學(xué)拋光，去除的厚度為3.2174微米，未進(jìn)行表面處理，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0030。

對(duì)比例2：

采用化學(xué)拋光液(氨水與雙氧水的按體積比1:50組成的混合物)將厚度為12.4976微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行1次化學(xué)拋光，去除的厚度為3.8825微米，未進(jìn)行表面處理，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0025。

對(duì)比例3：

將厚度為12.1514微米的碲鎘汞薄膜材料進(jìn)行2次化學(xué)拋光。第一次使用的化學(xué)拋光液組成如下：甲醇與乙二醇的體積比為1:3，甲醇和乙二醇組成第一混合物，溴在第一混合物中的體積濃度為0.2％。第二次使用的化學(xué)拋光液組成如下：氨水與雙氧水組成的混合物，氨水與雙氧水的體積比為1:40。每次化學(xué)拋光去除的厚度分別為2.0097微米和1.4570微米，未進(jìn)行表面處理，最終測(cè)試獲得碲鎘汞薄膜材料的組分方差為0.0024。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。