[发明专利]一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料及其制备方法

说明书

本发明属于涉及半导体材料加工制备的技术领域，具体为一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料及其制备方法。本发明通过先合成均匀的金均匀掺杂的碲原料的方法，然后再将金均匀掺杂的碲原料与碲、镉、汞原料进行制备合成，解决了现有技术中由于金元素掺杂量低导致的难以准确称量，掺杂量难以精确控制的技术问题，称量方便，准确性高，可以得到金元素精确均匀掺杂的碲镉汞母液配料。

技术领域

本发明涉及半导体材料加工制备的技术领域，具体为一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料及其制备方法。

背景技术

碲镉汞(Hg_1-xCd_xTe)三元材料是一种重要的红外晶体材料材料，具有带隙可调、光学吸收系数大、载流子寿命长、电子迁移率高、工作温度高等特点，其卓越的性能使碲镉汞成为制造红外焦平面器件一种非常重要的材料，多年来一直是制备红外探测器的首选。

碲镉汞材料通常分为P型和N型两种导电类型，P型导电类型为汞空位掺杂或其它受主型杂质掺杂所致，N型导电类型为碲镉汞材料剩余施主杂质掺杂或碲镉汞材料晶格损伤所致。对于HgCdTe材料，其P型掺杂问题一直是领域内的难点，P型掺杂通常有两种方式：(1)常规的汞空位掺杂，该方法是中短波器件常用的掺杂方式；(2)利用I族元素中的金或铜，替代碲镉汞材料中的汞或镉空位，金掺杂的碲镉汞材料相对于汞空位的碲镉汞材料，其少子寿命要高出2-3个数量级。采用金掺杂替代作为深能级缺陷中心的汞空位，可明显提高P型碲镉汞材料少子寿命，进而降低以金掺杂P型材料为吸收层n-on-p型碲镉汞器件的暗电流，明显提升了n-on-p型碲镉汞器件性能。

现有技术中报道的金掺杂的碲镉汞母液合成方法是将碲、镉、汞、金四种元素按一定的比例称量并装入石英管后，进行真空封管，随后在600℃左右的环境中进行合成。这种方法是将金颗粒和碲、镉、汞原料一起装入石英管，真空封管后，在600℃左右的温度下合成金掺杂的富碲碲镉汞母液。该方法存在一定的缺陷和弊端，由于所需要添加的金的量很少，通常在10毫克以下，称量时易受天平精度和环境振动的影响，影响称量的准确性，进而影响金在碲镉汞母液中掺杂浓度的准确性。同时又由于金的熔点在1063℃～1070℃之间，且Au在Te中的溶解度很小，600℃左右的温度下合成时难以保证金会完全溶解于碲中。另外，金在高温下与碲反应形成碲化金(AuTe₂)，会进一步造成金在碲镉汞母液中的不均匀。上述原因最终都会导致制备的金掺杂碲镉汞母液中金元素分布不均匀，进而导致金掺杂浓度在碲镉汞外延片和液相外延生长轮次间的不均匀分布，严重影响金掺杂碲镉汞器件的性能。

由此，目前需要有一种方案来解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明提供一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料及其制备方法，至少可以解决现有技术中存在的部分问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料的制备方法，包括如下的步骤：

第一步：合成金元素均匀掺杂的碲原料；

第二步：利用上述金元素均匀掺杂的碲原料，以及碲、镉、汞四种原料制备金元素均匀掺杂的碲镉汞母液。

作为本发明所述的一种金元素均匀分布的碲镉汞母液配料的制备方法的优选方案，其中：合成金元素均匀掺杂的碲原料包括如下的步骤：

(1)称取金、碲、汞原料；

(2)将金、碲、汞原料装入石英管中进行真空封管；

(3)将真空封管后的石英管放入合成炉中进行加热、保温处理；

(4)保温结束后将石英管进行淬火处理；

(5)去除汞珠，将石英管中的金均匀掺杂的碲原料制作成颗粒使用。