首页 机构设置 新闻动态 科研成果 研究队伍 研究生教育 合作交流 党群园地 创新文化 科学传播 信息公开 学术出版
本站查询
科学传播
院士讲堂
科普动态
科普文章
科普视频
科普图片
科普法规
  所内网站
中国科学院红外成像材料与器件重点实验室
红外物理国家重点实验室
973计划-InGaAs项目
红外联合期刊编辑部
教育中心
所网络培训平台
中国环境遥感网
所内部BBS论坛
图书馆网站
红外器件实验室
专题
喜迎十八大
创先争优
现在位置:首页 > 科学传播 > 科普文章
碲镉汞材料的杂质
材器中心 杨建荣 | 12-10-30| 访问次数: | 【 【打印】【关闭】

半导体材料中有别于主元素的其它元素被称为材料的杂质,杂质通过替代主元素或以填隙方式存在于材料中,杂质的存在对半导体材料的性能影响很大。为满足半导体器件制造的需求,需要利用掺杂来形成p型(或n型)材料,并精确地控制掺杂浓度。另一方面,半导体材料又需要尽量降低其它杂质的浓度,因为这些杂质有可能形成深能级或对p型(或n型)构成补偿型掺杂,其结果会导致材料少子寿命和迁移率的降低,因此,在半导体材料的制备工艺中,对杂质的控制和利用非常重要,提高纯度和避免沾污是半导体工艺技术人员应具备的基本素质。

目前对碲镉汞材料杂质的认识和使用主要是替位式杂质,如利用III族元素替代Hg(或Cd)形成施主(n型),或利用I族元素替代Hg(或Cd)或利用V族元素替代Te形成受主(p型),下图给出了碲镉汞材料替位式掺杂在元素周期表上的示意图。n型碲镉汞材料大都采用In掺杂,也可利用原材料中的剩余施主直接获得低浓度n型材料,7N纯度的碲、镉、汞原材料中的剩余杂质浓度为1015cm-3量级,实验结果显示其中以n型杂质为主,所得材料的n型载流子浓度在1013 cm-3~1014cm-3,并呈现随着组分增加而降低的规律。为抑制材料中残留的热平衡汞空位浓度,低浓度n型碲镉汞材料大都也采用In掺杂工艺。

相比n型掺杂,p型碲镉汞材料掺杂的选择要多一些,如Cu、Au和As均可被选作碲镉汞材料的掺杂元素,也都获得了应用。从杂质在碲镉汞材料中的热稳定性考虑,As掺杂是一种较好的选择,但As也有它的缺点,如它只有在富汞条件下才能占据Te位形成受主AsTe,即As在碲镉汞材料中可有多种形态,甚至还可以簇团形式存在,这给许多生长工艺直接形成受主造成了困难,许多情况下不得不依靠热处理来实现As原子向受主的转化,给制备工艺带来了复杂性。汞空位也可在碲镉汞材料中形成受主,并也获得广泛应用,但其伴随产生的深能级复合中心会导致材料少子寿命的下降,这对甚长波器件的漏电流会产生重要的影响。

将杂质熔入碲镉汞的原材料Te中,并通过生长将杂质掺入碲镉汞材料是最直接的掺杂方式。对碲镉汞晶体的掺杂则可采用离子注入和热扩散等方式,如离子注入和表面扩散进等方式。此外,利用离子增强扩散效应,还可通过AgNO3溶液浸泡的方式在室温下实现Ag掺杂。

衡量材料杂质特性的参数包括掺杂浓度、激活率和杂质能级,激活率为杂质形成施主或受主的比例,杂质能级是指杂质在禁带中形成的能级位置,杂质浓度的直接测量需使用光谱和质谱分析技术,如原子吸收光谱、感应耦合等离子发射光谱、二次离子质谱和辉光放电质谱等,间接测量主要是对材料霍尔参数的测量和分析,即通过材料的载流子浓度来推算杂质所形成施主或受主的浓度,并可通过其随温度的变化关系确定浅能级杂质的能级位置。深能级杂质的能级位置可通过材料是荧光光谱来确定,但其浓度则很难测量。

评 论
附件下载:
相关新闻
Copyright 2003 - 2013 All Rights Reserved 上海技术物理研究所 版权所有
主办:中国科学院上海技术物理研究所 备案序号:沪ICP备05005482号
中国科学院上海技术物理研究所公益域名标识: