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Cd1-xZnxTe晶体具有十分优异的光、电性能，既可作为外延HgCdTe的衬底，又可用来制作X射线及γ射线探测器、太阳能电池等多种光电转换器件，是一种非常重要的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料。对以外延衬底为应用背景的Cd1-xZnxTe（x=0.04）晶体而言，要制备大体积、高性能、成分和结构都十分均匀的体单晶非常困难，晶内常常存在点缺陷、位错、Te沉淀和Te夹杂等各种缺陷，严重影响晶体的光电性能。为了提高晶体性能、减少或消除晶体缺陷，尤其是Te沉淀和Te夹杂，必须将Cd1-xZnxTe晶体在一定的温度和气氛条件下进行退火处理。本文的主要内容就是研究退火过程中Cd1-xZnxTe晶体内富Te相的形态、大小的变化及其对晶体光、电性能的影响，并通过缺陷化学计算，结合实际的退火实验，制定相应的退火工艺，改善晶体性能。 本文运用缺陷物理和伪化学平衡理论建立了CdTe晶体中的点缺陷模型，其中考虑了各种可能存在的本征单点缺陷，包括中性、一级电离和二级电离状态的Cd间隙原子Cdi、Cd空位VCd、Te间隙原子Tei、Te空位VTe、Te反位原子TeCd和Cd反位原子CdTe。利用本文建立的模型计算了相关伪化学平衡反应的反应焓、反应熵及平衡常数，得到了不同温度下晶内自由载流子浓度和各种点缺陷浓度与外界Cd压的关系，并由此得出晶体本征退火的具体参数和条件。计算结果表明，富Cd的CdTe晶体内，多余Cd原子缺陷主要以Cd间隙原子的形式存在。富Te的CdTe晶体中，高温下，晶内多余Te形成的原子缺陷主要是Cd空位。低温下，则晶内Te反位原子、Te间隙原子和Cd空位的浓度都很高。 把二元化合物CdTe的点缺陷模型加以推广，建立了三元化合物Cd1-xZnxTe的点缺陷模型。将（Cd,Zn）Te视为替代型晶格点阵，独立地考察其中CdTe和ZnTe的伪化学平衡。同时，通过统一的空位、反位原子及阴离子间隙原子浓度来反映整体晶格环境的影响。根据计算结果，确定了不同气氛条件下Cd1-xZnxTe（x=0.05）晶体中占主要地位的点缺陷和相关伪化学反应式的反应焓、反应熵及平衡常数，给出了两温区本征退火的具体参数。计算结果表明，温度接近熔点时，富Cd的Cd1-xZnxTe（x=0.05）晶体内多余Cd形成的原子缺陷主要表现为中性和电离的间隙原子及中性的Te空位。温度低于1300K时，多余Cd形成的原子缺陷则主要是电离的Cd间隙原子。富Te的Cd1-xZnxTe（x=0.05）晶体中多余Te主要以Cd李宇杰西北工业大学博士学位论文空位的形式存在。极度富Te条件下，Te反位原子也是占主要地位的多余Te原子缺陷。 本实验采用加入加速柑祸旋转技术的Bridgman法，生长了两种不同尺寸的CdlxZnxTe（起始组分为x=0.04）晶锭。通过观察生长态晶体中的微观组织形貌，并测量晶体轴向和径向上不同位置处的成分、红外透过率和X射线回摆曲线，发现晶内有较长的单晶段和轴向成分稳定区。除选晶段外，晶锭其他部分径向成分均匀性较好。但晶内局部存在有富Te相和浓度较高的点缺陷，位错密度也很高。 在这种情况下，确定退火条件时不仅要考虑气一固平衡，还必须充分考虑气-液一固三相平衡条件。本文通过仔细分析Cd.Te二元相图和Cd卜龙ZnxTe（x=0.04）的P一T相图，认为为了去除富Te相，获得稳定的电学性能，退火时晶片温度应小于115oK，气氛环境的总压力应小于Pcs（对CdTe，Pc汹.2atm），最好小于Pmin （对CdTe，P‘汹.17atm）。同时必须保证退火时 Cd、Zn和Te的压力都处于固-气平衡范围内。点缺陷计算得到的两温区本征退火条件均满足去除富Te相退火的要求。结合生长态晶体性能和计算得到的本征退火条件，分别设计了高温饱和Zn压退火、低温饱和Zn压退火、高温低Zn压退火、低温低zn压退火、高Cd压退火和单温区浸没式退火六种退火工艺，并通过对比退火前后晶体的成分、微观组织、晶体结构、光学和电学性能，考察了退火工艺参数对退火晶体性能的影响。 选用合适的选择性腐蚀液有效地显示了Cd卜龙ZnxTe晶体内的各种微观组织，如大尺寸的富Te相（>1娜）、层错、孪晶、亚晶界和位错等，并测定了位错密度。在观察微观组织的同时，结合成分测量的结果，考察了大尺寸富Te相（主要是Te夹杂）在退火过程中的变化及消除机理，发现在饱和Zn压、高温低Zn压和单温区浸没式退火过程中，大尺寸富Te相主要通过热迁移向晶体表面聚集，使晶内应力升高，位错密度增加。在发生热迁移的富Te液滴后沿重新析出的Cd卜笼ZnxTe容易形成毛1 11}面的层错。饱和Zn压退火或浸没式退火后，晶体表面还要形成Zn和Te含量很高的表面层。表面层和层错的出现及位错密度的增加都是造成晶体结晶质量下降，包括表面损伤的主要原因。 尺寸小于1娜的Te沉淀和晶内点缺陷的分布、变化情况不能用腐蚀法显示，本文通过分析晶体的红外透过率曲线来间接地考察。波长为50O0c盯’处的红外透过率由沉淀相散射决定。波长为IOO0cm一，处的红外吸收主要是自由载流子的吸收。T460夕TI。00的值则可以反映这两种红外散射机制所占的相对比重。根据退火摘要前后这三项指标的变化情况考察了Te沉淀在不同退火?