[实用新型]一种用于动态观察碲锌镉材料化学腐蚀坑的装置

说明书

技术领域

本专利涉及材料测试加工领域，具体指一种用于动态观察碲锌镉材料化学腐蚀坑的装置。

背景技术

CdZnTe可以通过组分调节实现和HgCdTe材料在晶格上的完全匹配，是制备低位错密度HgCdTe外延材料的首选衬底，CdZnTe基HgCdTe外延材料在高性能、长波、甚长波、APD等第三代HgCdTe红外探测器领域扮演着重要的角色。此外，CdZnTe还可用于制备太阳能电池和γ射线探测器，CdTe太阳能电池在太阳能电站领域已占有半壁江山，CdZnTe制备的γ探测器在航天遥感技术、安检技术、医疗诊断技术和武器装备等领域具有广泛的应用。

CdZnTe材料与Si和GaAs等半导体材料相比，存在生长温度高、热导率低、堆垒层错能低、组分易分凝等诸多不利因素，此外，从Cd-Te系统相图可知，CdZnTe材料在高温下会发生化学配比偏离，极易产生各种夹杂和沉淀物。因此，与Si和GaAs半导体材料相比，CdZnTe材料中总是存在着很多微小缺陷，主要包括位错、沉淀物、夹杂物、层错、孪晶、晶界、局部应力等。这些缺陷的存在会直接影响材料质量，从而影响探测器的均匀性和盲元率，降低器件性能甚至导致器件失效，因此直观准确地评价CdZnTe材料的质量以及深入研究各类缺陷的特性具有十分重要的意义。

化学腐蚀法是评价CdZnTe材料质量最常用的方法，它能很好地揭露晶体中的各类缺陷，具有操作简便、成本低和样品易制备等优点。先配制一定体积的化学腐蚀液，将经过研磨抛光后的CdZnTe材料放入腐蚀一定时间，材料存在缺陷或者局部应力处会因择优腐蚀而形成凹坑，将材料取出清洗干净，通过统计材料表面化学腐蚀坑的密度判断晶体的质量。常见的CdZnTe晶体腐蚀剂有Inoue(EAg-1、EAg-2)、Nagakawa以及Everson腐蚀剂。现有技术主要存在两方面的问题：一是CdZnTe材料的腐蚀坑种类很多，对其所对应缺陷的结构和产生机理的研究缺乏有效的手段；二是各种腐蚀剂产生的腐蚀坑密度存在显著差异，不同腐蚀剂产生的腐蚀坑之间的对应关系难以从实验加以确认。产生这些问题的原因在于现有的化学腐蚀法存在以下缺点：(1)无法定位观察腐蚀坑形成的微观过程和在形成机制上的差异；(2)无法定位观察不同腐蚀液形成的腐蚀坑之间的相互关系；(3)现有腐蚀方法不能动态更新腐蚀液，导致腐蚀条件不稳定，工艺稳定性比较差。综上所述，改进现有CdZnTe化学腐蚀法质量评价技术的问题核心在于提高工艺的可控性、连续性和稳定性，并从化学腐蚀技术中获得材料缺陷的更多信息，具体包括实现化学腐蚀过程中的实时观察与控制，实现精确定位观察各类缺陷的腐蚀特性，实现腐蚀液的动态更新和切换。

发明内容

本专利的目的是为了提供一种用于动态观察碲锌镉材料化学腐蚀坑的装置，同时解决现有化学腐蚀法在工艺可控性、连续性、稳定性等方面的不足，并为研究碲锌镉缺陷的结构和产生机理以及评价不同腐蚀液的缺陷揭示效果提供有效手段。

本专利公开了一种用于动态观察碲锌镉材料化学腐蚀坑的装置与方法，装置由样品腐蚀单元、自动进液单元、废液回收单元和观察测控单元组成。将样品固定在可进行光学观察的腐蚀槽中，通过自动进液单元实现一种或多种腐蚀液和清洗液的自动注入、动态更新和顺序切换，过程中产生的废液由废液回收单元即时回收，观察测控单元集成了显微镜、CCD相机、测控软件以及存储设备，对材料腐蚀的微观过程进行实时观察、采集、显示和存储。

本专利的上述目的通过以下技术方案实现：