[发明专利]一种碲锌镉晶体表面沉淀物腐蚀坑的识别方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种半导体材料缺陷腐蚀坑的识别方法，具体是指一种碲锌镉晶体表面沉淀物腐蚀坑的识别方法。

背景技术

碲锌镉材料是一种被广泛使用的半导体材料，主要用于碲镉汞外延的衬底材料和吸收γ射线的材料，用它制备的红外焦平面探测器和γ射线探测器在航天遥感技术、安检技术、医疗诊断技术和武器装备等领域具有广泛的应用。由于受到生长技术的限制，碲锌镉晶体中不可避免地存在着微米级的沉淀物缺陷，沉淀物的密度在（1～10）×10³cm^-3。沉淀物缺陷作为载流子俘获中心能直接影响γ射线探测器的响应率、噪声和盲元率等性能，同时也会在外延过程中穿越到碲镉汞外延材料中，造成碲镉汞红外焦平面器件的性能下降。因此，对碲锌镉晶体中的沉淀物缺陷进行揭示、识别和检测是探测器制备的关键工艺之一，同时也是研究和改进碲锌镉晶体生长技术所必须的。观察碲锌镉晶体沉淀物的传统方法是在红外透射显微镜下进行的，由于红外摄像头的分辨率低，加上富镉沉淀物在红外透射显微镜下的形貌会随着显微镜透射光强的变化而变化，因此这种方法不能准确了解富镉沉淀物的形貌结构。如利用红外透射显微镜检测沉淀物的密度，缺点有三：1，放大倍率需要至少在200倍以上，相应的观察视场很小，而沉淀物在晶体中的分布很不均匀，因此得到的沉淀物密度误差较大；2，需对材料进行三维扫描以得到体密度，这样检测需要的时间较长；3，用碲锌镉材料作碲镉汞外延的衬底材料时，比较关注是碲锌镉晶体表面的缺陷密度，从沉淀物体密度转换到面密度需要测量沉淀物的平均尺寸，这不仅需要花费大量时间，而且得到的结果也不精确。克服这些缺点的方法是通过腐蚀在晶体表面揭示缺陷，然后在常规光学显微镜下观察和检测缺陷密度。这个方法存在一个问题，即如何识别碲锌镉晶体表面的沉淀物腐蚀坑，并和常规的位错腐蚀坑区别开来。本发明针对这一问题，提供了一种碲锌镉晶体表面沉淀物腐蚀坑的识别方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种碲锌镉晶体表面沉淀物腐蚀坑的识别方法，用于解决现有技术不能识别碲锌镉晶体表面的各种沉淀物缺陷的问题。碲锌镉晶体表面沉淀物腐蚀坑的识别方法包括晶体表面预处理、晶体表面清洗、配制腐蚀液并腐蚀晶体表面和观察识别晶体缺陷4个步骤，具体步骤如下：

1.取沿（111）面切割得到的碲锌镉晶片，将（111）B面用机械抛光去除切割损伤层并抛出光亮表面；

2.将碲锌镉晶片用煮沸的三氯乙烯进行清洗3遍，用甲醇清洗掉三氯乙烯后用0.2%Br-甲醇溶液腐蚀30s～60s，再用甲醇清洗掉腐蚀液后从煮沸的异丙醇中取出待用；

3.按浓硝酸：氢氟酸：双氧水：去离子水=10：10：8：12的体积比配制腐蚀液，将碲锌镉晶片放入腐蚀液中，在室温下腐蚀3分钟后取出，用去离子水清洗干净，然后用氮气吹干；

4.使用常规光学显微镜观察碲锌镉晶片（111）B表面，根据各类缺陷腐蚀坑的特征形貌确定腐蚀坑所对应的缺陷，具体做法如下：在1000倍率视场下，腐蚀坑底表面平滑的三角形平底坑和三角形锥形坑对应的缺陷为位错（见图1）；在1000倍率视场下，腐蚀坑底表面粗糙并因此在显微镜下成黑色的三角形、六边形或不规则形腐蚀坑所对应的缺陷为沉淀物，其中在50倍率视场下观察，腐蚀坑周围的材料形貌呈凹坑的孤立腐蚀坑为富碲沉淀物形成的腐蚀坑（见图2）；腐蚀坑周围的材料中有大量位错腐蚀坑集聚的腐蚀坑为富镉沉淀物形成的腐蚀坑（见图3）。

本发明的具体特征为：碲锌镉晶片经由硝酸、氢氟酸和双氧水组成的腐蚀液腐蚀后，在常规光学显微镜1000倍率视场下观察，腐蚀坑底表面粗糙并因此在显微镜下成黑色的三角形、六边形或不规则形腐蚀坑所对应的缺陷为沉淀物，其中在50倍率视场下观察，腐蚀坑周围的材料形貌呈凹坑的孤立腐蚀坑为富碲沉淀物形成的腐蚀坑；腐蚀坑周围的材料中有大量位错腐蚀坑集聚的腐蚀坑为富镉沉淀物形成的腐蚀坑。

本发明的特点在于：直接在碲锌镉晶体表面识别了各种沉淀物所对应的腐蚀坑，由于沉淀物腐蚀坑的特征形貌尺寸比沉淀物本身的尺寸要大出数倍，使得原本在红外透射显微镜下需采用200倍率以上的视场才能观察的沉淀物缺陷可在常规光学显微镜下用50倍率的视场进行观察和检测，显著增大了观察的视场面积，方便在较大的面积内检测沉淀物密度，可提高检测精度，同时也大大减少了检测所需的时间。

附图说明

图1.碲锌镉材料（111）B表面的位错腐蚀坑在1000倍率下的形貌照片,a为三角平底坑的形貌，b为三角锥形坑的形貌。