近空间升华法用CdZnTe生长源的处理方法

本发明涉及cdznte生长源的，特别是涉及近空间升华法用cdznte生长源的处理方法。

背景技术：

1、cd1-xznxte晶体是近年发展起来的一种性能优异的室温半导体核辐射探测器材料；cdznte晶体电阻率高(约1011 ω·cm)、原子序数大，禁带宽度较大，随zn含量的不同，禁带宽度从1.4 ev(近红外)至2.26 ev(绿光)连续变化，所制成的探测器漏电流小，本征探测效率高，对湿度不敏感，体积小，在室温下对x射线、γ射线能量分辨率好，能量探测范围在10 kev~6 mev，无极化现象，非常适合探测器能量10~500 kev的光子，同时又可在室温下很好地工作。但由于cdznte晶体本身容易存在缺陷，导致难以大量的制备均匀的少缺陷的大面积的cdznte晶体材料。

2、使用近空间升华法将多晶源生长成cdznte薄膜可以实现大尺寸和低成本生产，对比cdznte晶体探测器，cdznte薄膜探测器有很多的优点。首先，cdznte薄膜探测器的制备工艺相对较为简单，成本较为低廉，容易实现生产的批量化；其次，质量轻便，有十分良好的空间分辨率，对于便携式光伏器件及航空航天中的应用十分重要；最后可以制备成大尺寸、多层次和多功能叠层的结构，形成大的片状或者板状的探测器。

3、但是目前近空间升华法生长cdznte薄膜时没有成熟的生长源处理工艺，增加生长时间将cdznte薄膜长厚时容易产生较多的多晶，阻碍了近空间升华法技术进一步发展；

4、因此迫切地需要重新设计一款新的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供了近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明提供了近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，该近空间升华法用cdznte生长源的处理方法包括以下步骤：s1、cdznte晶锭切割，选取cdznte晶锭，并将所述cdznte晶锭切割成标准厚度的圆片；s2、cdznte生长源打磨，对cdznte生长源进行打磨处理；s3、cdznte生长源清洗腐蚀，对cdznte生长源依次进行清洗腐蚀动作；s4、预蒸发程序设置，分别设定近空间升华炉内上加热台和下加热台的温度；s5、预蒸发，对cdznte生长源进行预蒸发处理；s6、超声清洗，将预蒸发处理后的cdznte生长源进行超声清洗；s7、外延膜生长，将cdznte生长源通过近空间升华法在gaas衬底上长出cdznte/gaas外延膜。

3、可选地，在所述步骤s1中，所述cdznte晶锭采用φ55-100垂直布里奇曼法生长制备而成。

4、可选地，所述步骤s1中标准厚度大于等于1 mm且小于等于6 mm。

5、可选地，在所述步骤s2内对cdznte生长源打磨的具体步骤为：s21、使用800目砂纸对cdznte生长源表面进行第一次打磨；s22、使用4000目砂纸对cdznte生长源表面进行第二次打磨，以去除cdznte生长源表面的氧化层；s23、将经过二次打磨的cdznte生长源进行磨抛处理，直至cdznte生长源表面平整；s24、用去离子水清洗cdznte生长源；s25、将经过清洗的cdznte生长源吹干备用。

6、可选地，在所述步骤s3中，对cdznte生长源清洗腐蚀的具体步骤为：s31、用去离子水对cdznte生长源超声清洗，并重复清洗三次；s32、将经过三次清洗后的cdznte生长源，用溴甲醇腐蚀10 min；s33、腐蚀完成的cdznte生长源在甲醇内浸泡20-30 s；s34、将经过浸泡的cdznte生长源用烘干机进行烘干。

7、可选地，所述步骤s31中单次离子水超声清洗的时间为10 min；所述步骤s32中溴甲醇的体积分数为2%。

8、可选地，在所述步骤s34中，烘干机的工作温度控制在60℃。

9、可选地，在所述步骤s4中，近空间升华炉温度程序设置为上加热台的温度在250 s内从293 k升温至793 k并保温730 s；下加热台的温度在380 s内从293 k升温至1053 k并保温600 s。

10、可选地，所述步骤s5中，预蒸发的具体步骤为：s51、将经过步骤s3处理后的cdznte生长源放入近空间升华炉准备进行预蒸发处理；s52、开启机械泵和通气阀，将近空间升华炉腔室气压抽至5 pa以下后开启水冷；s53、运行步骤s4中的预蒸发程序；s54、待预蒸发程序运行结束，在水冷的作用下近空间升华炉内温度降温至室温；s55、依次关闭通气阀、机械泵及水冷；s56、将cdznte生长源取出备用。

11、可选地，所述步骤s6中超声清洗的具体步骤为：s61、将经过步骤s6预蒸发处理后的cdznte生长源分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗20 min；s62、用氮气将超声清洗完成的cdznte生长源吹干。

12、本发明的有益效果如下：

13、该近空间升华法用cdznte生长源的处理方法包括以下步骤：s1、cdznte晶锭切割，选取cdznte晶锭，并将所述cdznte晶锭切割成标准厚度的圆片；s2、cdznte生长源打磨，对cdznte生长源进行打磨处理；s3、cdznte生长源清洗腐蚀，对cdznte生长源依次进行清洗腐蚀动作；s4、预蒸发程序设置，分别设定近空间升华炉内上加热台和下加热台的温度；s5、预蒸发，对cdznte生长源进行预蒸发处理；s6、超声清洗，将预蒸发处理后的cdznte生长源进行超声清洗；s7、外延膜生长。将cdznte生长源通过近空间升华法在gaas衬底上长出cdznte/gaas外延膜。未经过本发明处理的生长源通过近空间升华法长时间加热生长只会得到多晶膜，而采用本发明处理后的生长源由于预蒸发过程会去除生长源表面的损伤层会得到外延单晶膜，制备出的cdznte外延膜单晶率可以提高到95%以上。相较于cdznte多晶膜，cdznte外延单晶膜没有晶界，因而具有更好的载流子输运性能，光电性能提高，能谱性能提高。

技术特征：

1.一种近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述cdznte晶锭采用φ55-100垂直布里奇曼法生长制备而成。

3.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，所述步骤s1中标准厚度大于等于1 mm且小于等于6 mm。

4.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，在所述步骤s2内对cdznte生长源打磨的具体步骤为：

5.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，在所述步骤s3中，对cdznte生长源清洗腐蚀的具体步骤为：

6.根据权利要求5所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，所述步骤s31中单次离子水超声清洗的时间为10 min；

7.根据权利要求5所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，在所述步骤s34中，烘干机的工作温度控制在60℃。

8.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，在所述步骤s4中，近空间升华炉温度程序设置为上加热台的温度在250 s内从293 k升温至793k并保温730 s；

9.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，所述步骤s5中，预蒸发的具体步骤为：

10.根据权利要求1所述的近空间升华法用cdznte生长源的处理方法，其特征在于，所述步骤s6中超声清洗的具体步骤为：

技术总结
本发明提供了近空间升华法用CdZnTe生长源的处理方法。该近空间升华法用CdZnTe生长源的处理方法包括以下步骤：S1、CdZnTe晶锭切割，选取CdZnTe晶锭，并将所述CdZnTe晶锭切割成标准厚度的圆片；S2、CdZnTe生长源打磨；S3、CdZnTe生长源清洗腐蚀，对CdZnTe生长源依次进行清洗腐蚀动作；S4、预蒸发程序设置；S5、预蒸发；S6、超声清洗；S7、外延膜生长。未经过本发明处理的生长源通过近空间升华法长时间加热生长只会得到多晶膜，而采用本发明处理后的生长源由于预蒸发过程会去除生长源表面的损伤层会得到更大单晶面积的外延单晶膜。相较于CdZnTe多晶膜，CdZnTe外延单晶膜没有晶界，因而具有更好的载流子输运性能，光电性能提高，能谱性能提高。

技术研发人员：曹昆,刘宇,查钢强,李颖锐,姜然,刘佳虎
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15