[发明专利]在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及探测器级CdZnTe(CZT)材料表面采用In重掺杂方法制备欧姆接触特性电极的工艺方法，应用在CZT探测器制备工艺技术领域。

背景技术

     Cd_l-xZn_xTe(CZT)晶体具有优异的光电性能，是迄今制造室温X射线及γ射线探测器最为理想的半导体材料，因此CZT核辐射探测器的性能的提高一直是研究的关键。影响CZT探测器性能的因素有很多，其中接触电极的性能也一直是人们研究的热点，因为它很大程度上会影响器件的性能。既使所使用的材料性能优良，但没有一个合适的接触电极，将导致器件性能明显下降。对于高阻材料，如果把电极设计制备成表面复合中心少，并具有优良的欧姆接触特性的电极，则能明显地提高探测器的响应速度，而且高阻材料的电学性能测试也离不开欧姆接触电极，因此如何获得与高阻材料形成优良欧姆接触特性的电极是研究的关键。采用Au/In复合电极能较好的改善单一电极欧姆接触差这一问题，重掺杂的半导体与金属接触时可以产生显著的隧道电流，从而得到欧姆接触。在CZT晶体面表沉积Au电极前先制备一层In电极，通过高温热处理使CZT表面形成In重掺层，则金-半导体接触区势垒区宽度变得很薄，电子通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道电流，甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分，此时接触电阻可以很小，可以形成良好的欧姆接触。

发明内容

本发明目的是提出一种在CZT晶体表面通过In重掺杂的方法制备欧姆接触电极的方法，该方法制备的电极可用在CZT器件的制备工艺中，也可用作对晶体性能进行电学参数测量的引出电极。

    本发明一种在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：

    a.首先用水洗金刚砂粉和粒径为0.3μm的刚玉微粉抛光液对CZT(111)方向的晶片依次研磨，最后用0.05μm的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N₂气氛下风干；抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干涉条纹细而直。采用组分为5%Br₂＋甲醇(BM)和2%Br₂＋20%乳酸＋乙二醇(LB)的腐蚀液对抛光后的碲锌镉（CZT）晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br₂；

    b.用磁控溅射法，真空度为10^-3Pa，温度为200℃条件下，溅射时间为15min-45min；在CZT表面溅射一层厚度在0.05μm-0.2μm范围内的In电极；然后再制备一层厚度在0.2μm-1.0μm范围内的Au电极；对晶体封装之后进行高温300℃~550℃范围内的退火，使CZT表面形成一层较薄（1nm-10nm）的In重掺杂区；最终制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极。

    本发明的特点是在CZT晶体面表制备Au电极前先制备一层In电极，然后对晶体用环氧树脂封装后做高温退火，通过热扩散使CZT表面形成一层较薄的In重掺杂区，使金-半导体接触区势垒区宽度变得很薄，容易形成隧道电流，从而改善欧姆接触性能。

附图说明

图1  Au/In-接触电极结构示意图。

图2  为Au电极和Au/In复合电极下CZT探测器的I－V特性曲线，其中Au/In复合电极经过了400℃的高温退火。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例：本实施例中的具体制备过程和步骤如下所述：

采用磁控溅射法对CZT样品制备Au/In复合电极，其结构参照图图1，具体工艺过程

    a.首先用水洗金刚砂粉和粒径为0.3μm的刚玉微粉抛光液对CZT(111)方向的晶片依次研磨，最后用0.05μm的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N₂气氛下风干；抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干涉条纹细而直。采用组分为5%Br₂＋甲醇(BM)和2%Br₂＋20%乳酸＋乙二醇(LB)的腐蚀液对抛光后的碲锌镉（CZT）晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br₂；