一种碲镉汞材料的钝化方法与流程

本发明涉及红外焦平面领域，特别涉及一种碲镉汞材料的钝化方法。

背景技术

目前，红外焦平面探测器正向着大面阵、双多色的第三代焦平面探测器领域发展。碲镉汞材料由于其接近100％的量子效率及从近红外到甚长波全波段的极广的应用范围，在该领域的应用中占据绝对的市场份额。随着其在军事领域应用的不断扩展，对其性能的要求也在不断地提高。

在碲镉汞红外探测器的制备过程中，由于材料的固有特性-hg-te键键能较弱，材料表面容易造成失hg而产生较多的晶格缺陷，导致表面漏电的产生；同时在材料制备完成后到器件钝化的过程中，也容易由于表面沾污等原因导致最终器件的表面漏电，降低器件性能。

通常的解决办法为通过在某种液体如甲醇中进行材料传送，降低材料转移过程中导致的沾污；同时采用降低钝化温度等方法，降低材料表面hg脱附的可能，但由于钝化采用的碲化镉材料的最佳沉积温度较高，这会降低钝化膜层的质量，进而降低最终器件的性能。

基于以上几点，钝化问题的解决关键为以下几点：1、材料表面hg脱附的抑制；2、材料转移过程中表面沾污的控制；3、适当提高钝化膜层的生长温度，进而提高碲化镉钝化膜层的质量。

为了解决以上难题，提高碲镉汞器件的性能，必须找到一种新的钝化方法，提高钝化质量，满足日益提高的对于其性能的要求。

技术实现要素：

鉴于以上问题，本发明实施例提供了一种碲镉汞材料的钝化方法。

本发明实施例提供的碲镉汞材料的钝化方法，包括：

在分子束外延设备中得到碲镉汞材料之后，关闭除汞源以外的碲镉汞材料生长所需要的源，升高碲镉汞材料的温度；

当所述碲镉汞材料升高至碲化镉的单晶生长温度之后，打开碲化镉源，关闭汞源，在所述碲镉汞材料上生长碲化镉钝化膜层。

可选的，在本发明实施例所述的碲镉汞材料的钝化方法中，在所述碲镉汞材料升高至碲化镉的单晶生长温度之后，在打开碲化镉源之前，还包括：

使所述碲镉汞材料的温度保持稳定。

可选的，在本发明实施例所述的碲镉汞材料的钝化方法中，在打开碲化镉源20～40秒之后关闭汞源。

可选的，在本发明实施例所述的碲镉汞材料的钝化方法中，在分子束外延设备中得到碲镉汞材料，包括：

将衬底材料装入所述分子束外延设备中；

利用碲源和锌源，在所述衬底材料上生长碲化锌缓冲层；

利用碲化镉源，在所述碲化锌缓冲层上生长碲化镉复合衬底层；

利用汞源、所述碲化镉源及所述碲源，在所述碲化镉复合衬底层上生长碲镉汞薄膜层，得到碲镉汞材料。

可选的，在本发明实施例所述的碲镉汞材料的钝化方法中，在将衬底材料装入所述分子束外延设备中之后，还包括：

将所述汞源、碲化镉源、碲源及锌源进行束流校正，以使所述碲化锌缓冲层和/或碲化镉复合衬底层和/或碲镉汞薄膜层符合预设的要求。

可选的，在本发明实施例所述的碲镉汞材料的钝化方法中，在将衬底材料装入所述分子束外延设备中之后，还包括：

除去所述衬底材料表面吸附的气体。

本发明实施例提供的碲镉汞材料的钝化方法，在碲镉汞生长完成后直接在生长碲镉汞的分子束外延设备中进行钝化，避免了接触空气及后续的湿化学清洗工艺等工艺，从而避免了由于材料表面沾污引起的表面漏电，进而提升了探测器的性能，同时，与传统的使用磁控溅射进行钝化薄膜生长最终获得的多晶膜层相比，本方法获得的碲化镉钝化膜层为质量更好的单晶材料，可以与碲镉汞吸收层形成更好的互扩散层，进而减小表面漏电，提升红外探测器性能。

附图说明

图1为本发明第一实施例中碲镉汞材料钝化方法的流程示意图；

图2为本发明第二实施例中碲镉汞材料钝化方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的第一实施例，提供了一种碲镉汞材料的钝化方法。图1为本发明第一实施例中碲镉汞材料钝化方法的流程示意图，如图1所示，本发明第一实施例的碲镉汞材料的钝化方法，包括以下步骤：

s101：在分子束外延设备中得到碲镉汞材料之后，关闭除汞源以外的碲镉汞材料生长所需要的源，升高碲镉汞材料的温度。

在本发明实施例中，汞源和其他源为碲镉汞材料生长需要的源，包括汞源、碲源、锌源、碲化镉源等。

在本发明实施例中，关闭除汞源以外的碲镉汞材料生长需要的源，是为了保证足够的汞压，避免碲镉汞材料表面失汞而导致材料过多的汞空位。

s102：当碲镉汞材料升高至碲化镉的单晶生长温度之后，打开碲化镉源，关闭汞源，在碲镉汞材料上生长碲化镉钝化膜层。

在本发明实施例中，将碲镉汞材料(即碲化镉的生长温度)升高到300℃以上，可以使碲化镉材料以单晶形式生长。

在钝化膜的生长过程中，所使用的碲化镉材料即为在碲镉汞材料生长过程中所使用的碲化镉材料材料。

可选的，在所述碲镉汞材料升高至碲化镉的单晶生长温度之后，在打开碲化镉源之前，还包括：使所述碲镉汞材料的温度保持稳定。

可选的，在打开碲化镉源20～40秒之后关闭汞源。

本发明第一实施例提供的碲镉汞材料的钝化方法是一种针对分子束外延方法生长的碲镉汞材料、碲化镉钝化膜层所使用的原位钝化方法，工艺过程中，在碲镉汞材料分子束外延方法生长后，无需按照传统方法将材料取出、转移、清洗、干燥，直接在分子束外延设备中进行钝化膜层的生长。

本发明第一实施例提供的碲镉汞材料的钝化方法，在碲镉汞生长完成后直接在生长碲镉汞的分子束外延设备中进行钝化，避免了接触空气及后续的湿化学清洗工艺等工艺，从而避免了由于材料表面沾污引起的表面漏电，进而提升了探测器的性能，同时，与传统的使用磁控溅射进行钝化薄膜生长最终获得的多晶膜层相比，本方法获得的碲化镉钝化膜层为质量更好的单晶材料，可以与碲镉汞吸收层形成更好的互扩散层，进而减小表面漏电，提升红外探测器性能。

根据本发明的第二实施例，提供了一种碲镉汞材料的钝化方法。图2为本发明第二实施例中碲镉汞材料钝化方法的流程示意图，如图2所示，本发明第二实施例的碲镉汞材料的钝化方法，包括以下步骤：

s201：将衬底材料装入分子束外延设备中，利用碲源和锌源，在衬底材料上生长碲化锌缓冲层；利用碲化镉源，在碲化锌缓冲层上生长碲化镉复合衬底层；利用汞源、碲化镉源及碲源，在碲化镉复合衬底层上生长碲镉汞薄膜层，得到碲镉汞材料。

在本发明实施例中，在将衬底材料装入分子束外延设备中之后，还包括：除去衬底材料表面吸附的气体。

在本发明实施例中，在将衬底材料装入分子束外延设备中之后，还包括：将汞源、碲化镉源、碲源及锌源进行束流校正，以使碲化锌缓冲层和/或碲化镉复合衬底层和/或碲镉汞薄膜层符合预设的要求。

s202：在分子束外延设备中得到碲镉汞材料之后，关闭除汞源以外的碲镉汞材料生长所需要的源，升高碲镉汞材料的温度。

s203：当碲镉汞材料升高至碲化镉的单晶生长温度之后，打开碲化镉源，关闭汞源，在碲镉汞材料上生长碲化镉钝化膜层。

本发明第二实施例提供的碲镉汞材料的钝化方法，在碲镉汞生长完成后直接在生长碲镉汞的分子束外延设备中进行钝化，避免了接触空气及后续的湿化学清洗工艺等工艺，从而避免了由于材料表面沾污引起的表面漏电，进而提升了探测器的性能，同时，与传统的使用磁控溅射进行钝化薄膜生长最终获得的多晶膜层相比，本方法获得的碲化镉钝化膜层为质量更好的单晶材料，可以与碲镉汞吸收层形成更好的互扩散层，进而减小表面漏电，提升红外探测器性能。

为了更加详细的说明本发明的碲镉汞材料的钝化方法，给出实例1，方法步骤如下：

步骤1：将通过标准清洗工艺后的衬底材料装入到分子束外延设备的预处理箱体中，按照标准工艺除去衬底材料表面的气体；

步骤2：将各个源炉(包括汞源、碲化镉源、碲源及锌源)升高到预估温度+20℃左右，除气约30分钟后降温至预估温度，进行束流校正；

步骤3：校正束流后将除气后的衬底材料进入到分子束外延设备的生长箱体中，进行碲镉汞材料分子束外延工艺生长；

步骤4：碲镉汞工艺完成后保持汞源快门打开状态，关闭其它各源快门；将衬底温度升至碲化镉单晶生长温度，并保持恒定10分钟左右使其保持稳定；

步骤5：打开碲化镉源快门，约30秒后关闭汞源快门，进行碲化镉原位钝化材料外延，视所需的钝化薄膜厚度调整生长时间；

步骤6：钝化生长结束后降温；待衬底温度降至室温后将最终材料取出，即可进行后续工艺。

依照上述方法，即可得到高质量原位钝化的碲镉汞材料，而且工艺过程相对简单，减少了工艺步骤，提高了钝化膜层的质量，提升了产品性能。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。