专利名称：在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法
技术领域：
本发明涉及探测器级CdZnTe (CZT)材料表面采用In重掺杂方法制备欧姆接触特性电极的エ艺方法，应用在CZT探測器制备エ艺技术领域。
背景技术：
CdhZnxTe (CZT)晶体具有优异的光电性能，是迄今制造室温X射线及Y射线探测 器最为理想的半导体材料，因此CZT核辐射探測器的性能的提高一直是研究的关键。影响CZT探測器性能的因素有很多，其中接触电极的性能也一直是人们研究的热点，因为它很大程度上会影响器件的性能。既使所使用的材料性能优良，但没有一个合适的接触电极，将导致器件性能明显下降。对于高阻材料，如果把电极设计制备成表面复合中心少，并具有优良的欧姆接触特性的电极，则能明显地提高探測器的响应速度，而且高阻材料的电学性能测试也离不开欧姆接触电极，因此如何获得与高阻材料形成优良欧姆接触特性的电极是研究的关键。采用Au/In复合电极能较好的改善单ー电极欧姆接触差这ー问题，重掺杂的半导体与金属接触时可以产生显著的隧道电流，从而得到欧姆接触。在CZT晶体面表沉积Au电极前先制备ー层In电极，通过高温热处理使CZT表面形成In重掺层，则金-半导体接触区势垒区宽度变得很薄，电子通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道电流，甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分，此时接触电阻可以很小，可以形成良好的欧姆接触。
发明内容
本发明目的是提出ー种在CZT晶体表面通过In重掺杂的方法制备欧姆接触电极的方法，该方法制备的电极可用在CZT器件的制备エ艺中，也可用作对晶体性能进行电学參数测量的引出电极。本发明ー种在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法，其特征在于具有以下的エ艺过程和步骤
a.首先用水洗金刚砂粉和粒径为O.3 μ m的刚玉微粉抛光液对CZT(Ill)方向的晶片依次研磨，最后用O. 05 μ m的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下风干；抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干渉条纹细而直。采用组分为5%Br2 +甲醇(BM)和2%Br2 + 20%乳酸+こニ醇(LB)的腐蚀液对抛光后的碲锌镉(CZT)晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br2;
b.用磁控溅射法，真空度为10_3Pa，温度为200°C条件下，溅射时间为15min_45min；在CZT表面溅射ー层厚度在O. 05 μ m-0. 2 μ m范围内的In电极；然后再制备ー层厚度在
O.2μπι-1.0μπι范围内的Au电极；对晶体封装之后进行高温300°C 550°C范围内的退火，使CZT表面形成一层较薄(Inm-IOnm)的In重掺杂区；最终制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极。
本发明的特点是在CZT晶体面表制备Au电极前先制备ー层In电极，然后对晶体用环氧树脂封装后做高温退火，通过热扩散使CZT表面形成一层较薄的In重掺杂区，使金-半导体接触区势垒区宽度变得很薄，容易形成隧道电流，从而改善欧姆接触性能。
图lAu/In-接触电极结构示意图。图2为Au电极和Au/In复合电极下CZT探测器的I 一 V特性曲线，其中Au/In复合电极经过了 400°C的高温退火。
具体实施例方式现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例本实施例中的具体制备过程和步骤如下所述
采用磁控溅射法对CZT样品制备Au/In复合电极，其结构參照1，具体エ艺过程
a.首先用水洗金刚砂粉和粒径为O.3 μ m的刚玉微粉抛光液对CZT(Ill)方向的晶片依次研磨，最后用O. 05 μ m的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下风干；抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干渉条纹细而直。采用组分为5%Br2 +甲醇(BM)和2%Br2 + 20%乳酸+こニ醇(LB)的腐蚀液对抛光后的碲锌镉(CZT)晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br2;
b.用磁控溅射法，真空度为10_3Pa，温度为200°C条件下，溅射时间为15min_45min；在CZT表面溅射ー层厚度在O. 05 μ m-0. 2 μ m范围内的In电极；然后再制备ー层厚度在O. 2μπι-1.0μπι范围内的Au电极；对晶体封装之后进行高温300°C 550°C范围内的退火，使CZT表面形成一层较薄(Inm-IOnm)的In重掺杂区；最终制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极。(參见图I)
比较试验 比较试验例
I.首先用水洗金刚砂粉和粒径为O. 3 μ m的刚玉微粉抛光液对CZT(Ill)方向的晶片依次研磨，最后用O. 05 μ m的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下风干。抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干渉条纹细而直。采用组分为5%Br2 +甲醇(BM)和2%Br2 + 20%乳酸+こニ醇(LB)的腐蚀液对抛光后的CZT晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br2。2.将样品分为A、B，用磁控溅射法，真空度在10_3Pa，温度在200°C。在B样品CZT晶体表面先后沉积ー层O. 05 μ m的In和ー层O. 5 μ m的Au,而A样品的CZT晶体表面只派射ー层O. 5 μ m的Au电极。3. A、B样品的电极都用引线引出，只对B样品CZT晶体用环氧树脂封装做400°C的高温退火，退火时间为15分钟。4.最后分别对样品A、B进行电学性能测试。图2分别为A、B样品的I-V特性曲线。
5.将图2中的I-V曲线按I (V)=aVb的形式进行非线性拟合，来进ー步确定这两种电极的欧姆特性，拟合结果如表I所示。结合I 一 V曲线图和拟合结果，可以看出Au/In-CZT的拟合系数比Au-CZT更接近于I，可见采用Au/In复合电极更容易形成欧姆接触，因此采用Au/In复合电极可以获得较好的欧姆接触。表I. I-V曲线的拟和结果_
权利要求
1.一种在碲锌镉晶体表面制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极的方法，其特征在于具有以下的エ艺过程和步骤 a.首先用水洗金刚砂粉和粒径为O.3 μ m的刚玉微粉抛光液对CZT(Ill)方向的晶片依次研磨，最后用O. 05 μ m的刚玉微粉抛光液手抛至表面平整、无划痕与拉丝，超声清洗后在N2气氛下风干；抛光后晶片表面光亮，无缺陷损伤，干涉显微镜下观察，表面干渉条纹细而直；采用组分为5%Br2 +甲醇(BM)和2%Br2 + 20%乳酸+こニ醇(LB)的腐蚀液对抛光后的碲锌镉(CZT)晶片进行表面化学处理，时间均为2分钟，并对完成腐蚀的晶片在甲醇中润洗以去除表面残余的Br2; b.用磁控溅射法，真空度为10_3Pa，温度为200°C条件下，溅射时间为15min_45min；在CZT表面溅射ー层厚度在O. 05 μ m-0. 2 μ m范围内的In电极；然后再制备ー层厚度在O.2μπι-1.0μπι范围内的Au电极；对晶体封装之后进行高温300°C 550°C范围内的退火，使CZT表面形成一层较薄(Inm-IOnm)的In重掺杂区；最终制备In重掺杂的Au/In欧姆接触电极。
全文摘要
本发明涉及探测器级CdZnTe(CZT)晶体表面制备In重掺杂形成Au/In欧姆特性电极的工艺方法，应用与CZT探测器制备工艺技术领域。本发明是在CZT晶体表面用磁控溅射法制备一层In电极，再制备一层Au电极，对晶体封装之后做高温退火。这样使CZT表面形成一层较薄的In重掺杂区，使金-半导体接触区势垒区宽度变得很薄，容易形成隧道电流。与传统的单一Au电极比较，能更好地改善金属与半导体的欧姆接触性能。
文档编号H01L31/18GK102683490SQ201210140490
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月9日 优先权日2012年5月9日
发明者刘伟伟, 孙孝翔, 张涛, 张继军, 梁小燕, 滕家琪, 王林军, 闵嘉华 申请人:上海大学