第九章 II-VI族化合物半导体.pptVIP

* 褚君浩实验关系式 Eg(x,T)＝-0.295十1.87x-0.28x2+(6-14x+3x2)(104)T十0.35x4 适用范围为0 ≤ x ≤ 0.37(包括x=1)和4.2K ≤ T ≤ 300K. 由Hg1-xCdxTe材料制作的红外探测器，具有很宽的波长覆盖，其响应波长可从1微米到数十微米之间随意调制。 * x0.5时，Eg/dT0 ，禁带宽度随温度升高而增加； x0.5时，dEg/dT0，禁带宽度随温度升高而减小； x=0.5时，dEg/dT=0，禁带宽度不随温度变化； * Ⅱ-Ⅵ族三元化合物的晶格常数随组分x的变化服从维戈定律。 如Hg1-xCdxTe的晶格常数 CdxZn1-xTe的晶格常数 * Ⅱ-Ⅵ族三元化合物的晶格常数与组分x的关系 * 2. Hg1-xCdxTe（MCT)的制备 在Ⅱ-Ⅵ族多元化合物材料中，研究和应用最多的是Hg1-xCdxTe。 禁带宽度从-0.3eV随x变化到1.6eV，波长对应1~40?m。 该材料可制作8~14?m大气透明窗口探测器。 * 制备MCT材料的方法很多，体单晶的移动加热法和生长薄膜材料的MBE和MOVPE法。 1.移动加热法（THM） 由相图知熔体中凝固生长体单晶，分凝现象严重，晶体中的组分很不均匀。 移动加热法制备MCT体单晶解决了晶体的均匀性、纯度、生长晶向等问题。 优点：稳态生长、生长温度低，可对物料进行纯化并利用籽晶定向生长。 * 反应器缓慢通过加热器，在均匀的固态物料上形成一个熔区，上面的固液界面，温度高，固相（浓度C0）溶入溶剂区，温度较低的固液下界面即生长界面，材料以同一浓度C0结晶。 是一种近平衡的生长过程，结晶生长在恒温下进行，生长温度低于材料生长的最高固相线温度，具有低温生长的优点。 * 2.MBE和MOVPE法 优点：（1） 更适合在“原位”生长异质结和PN结； （2） 实现了在面积大、质量好、实用性强的衬 底上生长； （3） 可进行薄层、超薄层和原子层的外延； （4） 对实际生长过程进行监测； （5） 批量生产. * MBE法: 在直径Ф=5cm的GaAs衬底上生长Hg1-xCdXTe和Hg1-xZnXTe薄膜,生长温度185-190 ℃; Cd1-XZnXTe薄膜生长温度300 ℃; 得霍尔迁移率104~105cm2/V·s。 MOVPE法： 比MBE法可获得更大面积的薄膜。 优点：不需要超高真空，Hg的消耗量少，降低成本，便于实用化。 * MOVPE法已在CdTe、GaAs和蓝宝石等衬底上生长了Hg1-xCdXTe 外延薄膜。有机源采用DMCd和DETe，Hg的纯度为7个“9”，载气为高纯H2。生长温度为300 ℃ 。 MOVPE法生长MCT有2种方法： 1. 直接合成法 2. 互扩散多层生长法 * l—H2纯化装置；2，3，4，5．6一H2气流量计；7一DMCd泡 (源瓶)：8一DETe泡(源瓶)：9一掺杂源瓶；10一混合室；11一反应室：12一汞舟 13一CdTe衬底；14——SiC衬垫。 * 工艺过程: ? 将经抛光偏差小于2°的(100)CdTe衬底，放入水平反应室的SiC衬垫上; ? DMCd源和DETe源保持25℃, 在衬底温度为410一430℃时通H2气, 氢携带的DMCd和DETe源在混合室中进行混合后流入反应室; ? 再通过加热的汞舟在GdTe衬底上热分解而沉积出Hg一Cd—Te外延层。 * 上述方法也可先不加热汞源，而是在CdTe衬底为370一380℃时，在CdTe衬底上生长一层GdTe，然后按上述工艺步骤生长Hg—Cd—Te外延层。 此方法生长的Hg—Cd—Tg外延层为n型。 * 多层生长是分别交替生长CdTe和HgTe层，利用二者的互扩散形成组分均匀、稳定性好的HgCdTe层。 也可以采用低Hg压直接合成法改善MCT外延层中纵向组分均匀性。 除三元II-VI族化合物外，四元II-VI族化合物也制备出来，如： Hg1-x-yCdxZnyTe Zn1-xCdxSySe1-y * 9-4 II-VI族超晶格材料 II-VI族宽禁带材料是制备短波段激光二极管的理想材料。 常压MOVPE法生长CdSe-ZnSe和CdS-ZnS超晶格结构： 衬底：（100）GaAs； 缓冲层分别是：ZnSe和ZnS； 生长温度：300 ℃； 生长源：DMCd、DMZn、H2Se、H2S和H2； ZnSe和ZnS垒层厚5nm，CdSe和CdS阱层厚0.3~5nm. * CdSe-ZnSe超晶格结构的荧光强度依赖于阱宽。 当Lw1.2nm，PL光强度