5获取材料I.ppt

Pt 是过渡金属，Pt原子通过d-s杂化构成晶体，Si 是通过s-p杂化构成晶体的。 PtSi的动力学表明，在低于300摄氏度时，Pt2Si相形成，高于300摄氏度时，PtSi相生长。 若PtSi厚度为d，则其与扩散系数D、退火时间t之间的关系为： 在一级相变中组分变化是不连续的，即新相的形成必须通过成核才能发生。不同相的成核势垒不同。动力学认为成核势垒同激活能给出。 2.PtSi的生长动力学 对PtSi形成和生长影响最大的因素是退火温度和衬底温度。 PtSi薄膜的热稳定性及必性能与膜厚之间也存在一一定关系。 人们发现晶向、晶粒大小、电阻、光谱反射及热稳定性强烈依赖于膜厚，薄膜性能变坏的温度随膜厚度增加而增加。 硅基超薄膜的质量是影响器件性能的关键因素之一，而Pt金属膜的沉积和退火工艺对固相反应PtSi薄膜的质量有显著影响。 研究单一温度退火、三步扩散炉退火和快速热退火等方法。 3.Pt/Si退火工艺 PtSi具有正交结构（MnP型），每个单胞内含4个Pt原子和4个Si原子，晶格常数a=0.593nm，b=0.360nm，c=0.560nm. 界面模型如下： 4. PtSi/Si界面研究 HgCdTe II-VI族固溶体为代表的是第四代半导体材料，它的工作频率已经推广到红外波段以外。 (Hg1-xCdxTe，MCT）是一种窄带宽的三元化合物半导体，具有如下特点： （1）禁带宽度Eg是组分x和温度T的函数； 三、HgCdTe红外探测器材料　1.材料的特点 （2）是一种本征半导体材料，其光吸收系数比非本征半导体材料大得多； （3）热激发速率小； （4）有较小的电子有效质量、很高的电子迁移率、较低的本征载流子浓度和较小的介电常数； （5）热膨胀系数与硅接近。 这种材料的应用十分广泛，人们已研制出了光导型与光伏型探测器。 1. Hg1-xCdxTe材料的特点 40多年来，MCT晶体一直是最受重视的红外探测器材料。其薄膜材料制备采用了MBE和MOCVD技术。HgCdTe单晶的制备是比较困难的： 2.Hg1-xCdxTe材料的制备 （1）HgTe-CdTe赝二元系的相图中液相线与固相线之间有显著的差别； （2）熔体化学计量配比的偏离容易引起Te组元过剩； （3）汞蒸气压工艺控制困难； （4）晶体中Hg-Te的键合力弱； （5）晶体的径向组分均匀性明显依赖于固－液界面的形状。 （1）HgCdTe异质结材料 （2）HgCdTe双色与多色红外探测器材料 （3）以硅为衬底的HgCdTe薄膜材料 3. HgCdTe红外焦平面探测器薄膜材料 （1）CdTe晶体材料 主要的晶体生长工艺有：布里奇曼法、高压釜布里奇曼工艺和改进的控制蒸发技术。 （2）CZT晶体材料 用CZT材料作衬底外延MCT薄膜的优点是：“零失配”，利于优质薄膜的生长；它位错密度比CdTe晶体低一个数量级；衬底制备工艺要容易。 （3）CdTe和CZT薄膜材料 随着MCT FPA技术的发展，对MCT薄膜材料提出了大面积、组分均匀的要求，而作为衬底的材料，获得大面积单晶衬底相当困难。因此，人们利用先进的MBE技术，在大直径的CdTe、CZT基片上，生长了薄膜材料。 4. HgCdTe薄膜外延衬底材料 5.7 非制冷型红外探测器材料 　　由单晶小薄片的热电晶体所制成。具有自发极化特性，它在自然条件下，内部某些分子的正负电荷重心不重合，形成一个固有偶极矩，在垂直于极轴的两个端面上出现大小相等、符号相反的面束缚电荷。 　　当温度变化时，晶体中离子间的距离和键角发生变化，从而使偶极矩极化强度及面束缚电荷发生变化，结果造成过剩电荷，在垂直极轴的两个端面出现微小电压，当用导线连接时就会产生热电流。 　　 一、热释电红外探测器材料1.热释电红外探测器的工作原理 （1）响应率RV 　　定义： 2.性能参数分析 可见，当入射辐射的调制频率为零时，响应率也为零，这说明热释电探测器是一种交流器件。 （2）噪声、噪声等效功率和探测率 　　噪声主要包括温度噪声、热噪声和放大器噪声。 　　探测率为： 2.性能参数分析 非制冷型VO2热敏电阻焦平面探测器材料: 　　电阻灵敏度的温度系数： 　　对于半导体材料： 二、测微辐射热计红外探测器材料1. 工作原理 　　通常是以电桥电路形式工作的。 　　热敏电阻测辐射热计的信号公式： 1. 热敏电阻测辐射热计的工作原理 （1）响应率 　　可以看出，为了提高响应率，偏压E、电阻温度系数aT要大，G‘和H值要小。但偏压不能任意大，因为E大，偏流就大，元件的焦耳热也随之增大，噪声也大，一般取值在50微安左右。 （2）频率响应 　　热敏电阻测辐射热计的响应率可改写为： 2.热敏电阻测辐射热计的性能 （3）噪声和探测率