Cd1-xMnxTe的晶体生长、性能表征及In掺杂研究

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Cd1-xMnxTe晶体材料是一种稀释磁性半导体材料(Diluted Magnetic Semiconductors,简称DMS)。它是由于磁性过渡族金属离子Mn2+部分取代了Ⅱ—Ⅵ族化合物CdTe中的Ⅱ族非磁性阳离子Cd2+而得到的。Cd1-xMnxTe晶体材料具有特殊的磁学和磁光性质,可以用于磁场传感器、光学隔离设备、法拉第旋转器和高效太阳能电池等中。Cd1-xMnxTe晶体还可以作为外延生长HgCdTe和HgZnTe的衬底材料。Cd1-xMnxTe晶体被认为是一种良好的X射线和γ射线探测器材料,与其它常用的探测器材料相比,具有一定的优势。因此它具有广泛的应用前景,这就使得Cd1-xMnxTe单晶的生长显得尤为重要。 本文采用垂直布里奇曼法生长Cd1-xMnxTe晶体,通过精确控制晶体生长参数,成功得到了单一相的Cd1-xMnxTe晶锭。采用不同的分析手段研究了晶体的结晶质量、成分分布、电学性能和光学性能。并通过缺陷腐蚀的方法,研究了Cd1-xMnxTe晶体内存在的位错、孪晶、Te夹杂等微观缺陷,并分析了缺陷的形成机理。 在Cd1-xMnxTe晶体生长过程中,由于Cd的蒸气压较高,导致一部分Cd挥发,使晶体内产生大量的Cd空位,从而降低了晶体的电阻率,影响了该材料作为探测器材料的应用。我们通过采用In掺杂的办法来减小Cd空位所带来的负面效应,从而改善Cd1-xMnxTe晶体的性能。并通过拟合得到In在晶体生长过程中的分凝系数为0.075,且In掺杂的晶体红外透过率随着掺杂浓度的增加而降低等。
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