[发明专利]具有缓冲层的CdZnTe薄膜光电探测器的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有缓冲层的CdZnTe薄膜光电探测器的制备方法，属于薄膜光电探测器部件制造工艺技术领域。本发明的目的是通过在采用近空间升华法制备CdZnTe薄膜之前先引入缓冲层（ZnTe/CdTe），从而达到提高CdZnTe薄膜质量的目的，给CdZnTe薄膜在光电探测器设备中的实际应用提供了新的方案。本发明是一种具有缓冲层的CdZnTe薄膜光电探测器的制备方法,其特点在于基于高真空近空间升华与磁控溅射镀膜一体化工艺设备，以预处理过的单晶Si为衬底，先溅射ZnTe/CdTe作为缓冲层，再传输到升华腔内用CdZnTe单晶的粉末源沉积一层CdZnTe薄膜，之后对CdZnTe薄膜进行退火及腐蚀等后处理，并通过电子束沉积叉指型的金电极获得理想欧姆接触，最终制得薄膜光电探测器部件。

技术领域

本发明涉及具有缓冲层的CdZnTe薄膜光电探测器的制备方法，属于属于光电探测器器件制造工艺技术领域。

背景技术

CdZnTe晶体是直接带隙的II-VI族化合物半导体，可以看作是由CdTe和ZnTe的固溶成。

CdZnTe禁带宽度可随着Zn含量的不同而从1.45eV到2.2eV变化，在室温下使用可以省去昂贵、复杂的冷却系统，可以降低整个系统的成本。CdZnTe的电阻率高因此在高温下也能有较小的漏电流，并且CdZnTe的极化效应比CdTe晶体要低很多，辐射探测衰减现象比CdTe弱，有利于探测。此外CdZnTe光灵敏度高，平均原子序数高，可以有较高的探测效率。

CdZnTe单晶在室温高能射线探测器中被认为最有潜力的的材料，具有较好的探测效率和能量分辨率。但是随着大面积探测器的不断发展，对CdZnTe单晶质量和尺寸的要求不断提高，使得晶体生长带来很大困难。对于大尺寸CdZnTe探测器的应用，CdZnTe薄膜相对于晶体具有优势。CdZnTe薄膜的制备技术简单，成本更低，最重要的是容易得到大面的CdZnTe薄膜。获得CdZnTe薄膜的方法有很多，如：热蒸发，磁控溅射，化学气相沉积，近空间升华法等。其中近空间升华法制备CdZnTe薄膜成本低、质量高、速度快，适用于大面积沉积薄膜是目前最有前途的方法，可以获得高质量、高电阻率的CdZnTe薄膜。

目前，近空间升华法制备的CdZnTe薄膜主要沉积在单晶硅、普通玻璃、FTO或者ITO涂层的玻璃上，这些衬底和CdZnTe薄膜之间存在较大的晶格失配，这样一定程度上限制了CdZnTe薄膜的质量提高和实际的器件应用。缓冲层是一种被用来减小薄膜与衬底减晶格失配的常用方法，但是在高质量CdZnTe薄膜的制备过程中，采用缓冲层的方法还非常少见。ZnTe和CdTe的晶格常数分别为6.11和6.48，非常接近于CdZnTe薄膜的晶格常数（接近于6.44）。因此我们通过引入ZnTe/CdTe作为缓冲层来减小CdZnTe薄膜与衬底之间的晶格失配，制备高质量探测器用CdZnTe薄膜。

发明内容

本发明的目的是通过在采用近空间升华法制备CdZnTe薄膜之前先引入缓冲层（ZnTe/CdTe），从而达到提高CdZnTe薄膜质量的目的，给CdZnTe薄膜在光电探测器设备中的实际应用提供了新的方案。

本发明采用如下技术方案。

本发明是一种具有缓冲层的CdZnTe薄膜光电探测器的制备方法，其特征在于该方法包括如下过程和步骤：

a. 衬底Si片的预处理：采用本征单晶Si片做为衬底，将衬底先用曲拉通去除表面的油污，再用去离子水、丙酮和乙醇分别超声清洗5~20分钟，去除衬底表面的有机物与杂质，最后将衬底放在在氢氟酸的稀释浓液中浸泡10~15分钟去除表面的SiO₂，烘干后放入高真空近空间升华与磁控溅射镀膜设备的磁控溅射腔内；