碲锰镉晶体表面处理及接触电阻率的研究

发布时间：2020-03-16 03:02

【摘要】：近年来,三元化合物半导体Cd Mn Te受到了广泛的关注和研究。Cd Mn Te晶体具有优异的光电性能,是最为理想的室温X射线、γ射线探测器材料之一。国内外对Cd Mn Te晶体生长进行了很多深入的研究,能够生长高质量的Cd Mn Te晶体,但制备高性能的Cd Mn Te探测器,还需要严格的器件制备工艺。目前,在Cd Mn Te晶体表面的处理,金属与Cd Mn Te晶体的接触表征等研究上仍存在诸多问题。本文重点介绍了Cd Mn Te晶体机械抛光(MP)、化学抛光(CP)、化学机械抛光(CMP)和化学机械抛光+化学抛光(CMP+CP)这四种表面处理工艺,使用真空蒸镀法与化学沉积法在表面处理过的Cd Mn Te晶体上制备金电极,通过传输线模型对比了四种表面处理后所得金半接触质量的差异以及退火前后金半接触质量的差异。本文主要研究内容与结果如下:(1)通过AFM测试得到,经过MP、CP、CMP和CMP+CP处理后晶片表面的平均粗糙度Ra分别到8.2nm、5.1nm、1.4nm和0.84nm。使用XPS测试晶体表面的化学成分与化学价态,结果得到:MP和CMP+CP处理后晶体表面(Te+Te4+)/(Cd+Mn)比值分别是1.07和1.10,符合Cd Mn Te晶体的化学计量比;CP和CMP处理后的晶体表面(Te+Te4+)/(Cd+Mn)比值分别为2.00和1.40,存在富Te现象。因而,CMP+CP是一种较理想的Cd Mn Te晶体表面抛光处理工艺,可以得到超光滑且符合化学计量比的Cd Mn Te晶片表面。(2)采用真空蒸发法和Au Cl3化学沉积法在Cd Mn Te晶体表面制备Au电极,并进行电流电压(I-V)性能测试。结果表明,在传统CP表面处理后,真空蒸发法制备得到的Au/Cd Mn Te接触是肖特基接触,势垒高度?=0.826±0.005??。使用Au Cl3化学沉积法制备电极表现出欧姆特性,I-V曲线表明经过CP、CMP和CMP+CP处理后的Au/Cd Mn Te接触欧姆系数分别为0.81、0.95和0.98。I-V测试只能定性表征欧姆接触质量,不能满足精确测量的要求。(3)使用单环传输线模型研究了Au Cl3化学沉积法制备Au/Cd Mn Te接触的接触电阻率?,比较了晶片表面处理和电极退火对Au/Cd Mn Te接触电阻率的影响。设计了适合Cd Mn Te晶体的模型电极尺寸,通过光刻技术在Cd Mn Te晶片上制备单环传输线模型电极,并使用该模型计算了Au/Cd Mn Te的接触电阻率。结果表明,Cd Mn Te晶片经过CP,CMP,CMP+CP处理后的Au/Cd Mn Te的接触电阻率分别为544.5Ω·cm2、89.0Ω·cm2、15.0Ω·cm2。退火后接触电阻率进一步降低为313.6Ω·cm2、30.2Ω·cm2、3.9Ω·cm2。通过改进Cd Mn Te表面处理工艺,进一步对Au/Cd Mn Te接触进行合适的退火处理,可以得到高质量欧姆接触。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.2

【参考文献】