[发明专利]碲锌镉薄膜的表面抛光工艺方法

说明书

本发明公开了一种碲锌镉薄膜的表面抛光工艺方法，所述CdZnTe薄膜表面进行机械抛光和化学抛光，即依次进行使用Al₂O₃抛光粉的物理机械抛光和使用溴甲醇溶液的化学腐蚀抛光。相比于未经表面处理的CdZnTe薄膜，本发明所采用的表面处理得到的CdZnTe薄膜表面缺陷和杂质更少，表面粗糙度更小，薄膜表面质量更好。本发明制备的薄膜材料对于射线探测、辐射探测、天体物理、国防安保以及医疗检测等方面具有重要意义和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种半导体材料表面处理工艺方法，特别是涉及一种碲锌镉材料的表面抛光工艺方法，应用于无机非金属材料制造工艺技术领域。

背景技术

碲锌镉(CdZnTe)是新一代的直接带隙II-VI族化合物半导体，为闪锌矿结构，具有较大且可调的禁带宽度、较高的平均原子序数、较强的射线阻止本领和抗辐射能力以及高电阻率，并且可在室温下工作等等优点。因此，基于CdZnTe材料的探测器在X射线、γ射线成像、天体物理研究、核辐射探测、医疗检测等方面具有十分广泛的应用前景。

现阶段的CdZnTe探测器主要采用的是CdZnTe单晶晶体，而CdZnTe探测器的迅猛发展使得我们对CdZnTe晶体的性能提出了更高的要求。然而，高质量的CdZnTe单晶制备存在问题：

(1)制备高质量、大尺寸的单晶非常困难，大尺寸单晶的体内缺陷较多，存在成分不均匀、位错等多种缺陷；

(2)单晶生长的成本高，无法实现CdZnTe晶体的批量化生长。

以上原因限制了CdZnTe晶体在大面积平板探测器方面的应用。近年来，高性能多晶CdZnTe薄膜的出现吸引了越来越多的关注。相比于CdZnTe单晶，多晶CdZnTe薄膜材料生长成本低、周期短，并且易于大面积制备，特别是CdZnTe薄膜在高性能、大面积高能射线或光子探测器中具有潜在的应用前景。

CdZnTe薄膜材料被广泛应用于薄膜叠层太阳能电池以及高能辐射探测器方面的研究，但存在一些问题限制了CdZnTe薄膜器件的性能，比如杂质、表面态、二次相、薄膜表面质量等等，特别是薄膜表面质量会很大程度影响器件的漏电流，从而影响器件对载流子的收集，影响探测器的性能。因此，获得高质量的CdZnTe薄膜表面显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种碲锌镉薄膜的表面抛光工艺方法，采用机械抛光和化学抛光的表面联合处理工艺，对CdZnTe薄膜表面进行物理机械抛光和化学腐蚀抛光，从而为得到一种高质量CdZnTe薄膜表面提供了有效方法。本发明制备的薄膜材料对于射线探测、辐射探测、天体物理、国防安保以及医疗检测等方面具有重要意义和应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碲锌镉薄膜的表面抛光工艺方法，所述CdZnTe薄膜进行表面处理，依次使用了Al₂O₃抛光粉进行物理机械抛光和溴甲醇溶液进行化学腐蚀抛光，包括如下步骤：

(1)CdZnTe薄膜机械抛光过程：

采用物理机械抛光方法，在备用的CdZnTe薄膜表面进行表面处理，采用Al₂O₃粉末材料为抛光粉，材料纯度为99～99.99999％，控制Al₂O₃抛光粉的粒径为1～1000nm；控制抛光时间为0.5～5h；控制转盘转速为10～200rad/min，得到经过物理机械抛光处理的CdZnTe薄膜；

(2)CdZnTe薄膜化学抛光过程：

采用化学腐蚀抛光方法，在所述步骤(1)中制备的CdZnTe薄膜表面进行表面处理；选取溴甲醇溶液为抛光液；控制溴甲醇溶液的浓度为1～50％；控制腐蚀时间为0.5～15min，得到碲锌镉薄膜成品。