本发明专利技术公开了一种Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料及其制备方法。该方法包括：进行外延级Si衬底清洗，去掉Si衬底的自然氧化层，形成人为氧化层；对Si衬底进行氧化层去除，并进行As钝化；采用迁移增强MME的方式生长ZnTe缓冲层，并随后进行CdTe缓冲层的生长；进行三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层的生长。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料
，特别是涉及一种。
技术介绍
在现有技术中，双色红外焦平面探测技术具有双波段探测、可获得更多地面目标信息等显著优点，在目标搜寻、导弹预警探测、情报侦察等领域有着广阔的应用前景。叠层双色HgCdTe材料的制备是实现双色探测器的基础，传统的中/长波双色探测器采用碲锌镉(CdZnTe)作为衬底材料，材料的成本很高，机械强度较差，生长过程中温度控制较难，并且在(211)晶向的衬底磨抛工艺方面难度很大，表面损伤较多，这就导致外延HgCdTe后表面缺陷密度较高；同时其难以实现大尺寸材料制备，限制了双色器件向大面阵方向发展。此外,在器件结构方面,美国Raytheon公司、Teledyne公司等均采用原位掺杂直接成结的叠层结构，DRS公司直接采用粘接技术，这些技术路线在具体实现起来技术难度较大，并且与现有基于液相外延的器件工艺不兼容。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的。本专利技术提供一种Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料，Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料由下到上依次包括:晶向为211的Si衬底、在Si衬底的表面上依次生长的砷As钝化层、碲化锌ZnTe缓 冲层、碲化镉CdTe缓冲层、以及三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层。优选地，三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层具体包括:位于最上层的长波吸收层、位于中层的短波阻挡层、以及位于下层的中波吸收层。优选地，长波吸收层为:Hgl-xCdxTe，其中，x=0.23 ;短波阻挡层为:Hgl_xCdxTe，其中，x=0.6 ;中波吸收层为:Hgl-xCdxTe，其中，0.3彡x彡0.31。优选地，长波吸收层的厚度为4.5 μ m ;短波阻挡层的厚度为1.2 μ m ;中波吸收层的厚度为4.5 μ m。本专利技术还提供了一种制备基于半平面双注入结构的硅Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料的方法，包括:进行外延级Si衬底清洗，去掉Si衬底的自然氧化层，形成人为氧化层；对Si衬底进行氧化层去除，并进行As钝化；采用迁移增强MME的方式生长ZnTe缓冲层，并随后进行CdTe缓冲层的生长；进行三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层的生长。优选地，进行外延级Si衬底清洗，去掉Si衬底的自然氧化层，形成人为氧化层具体包括:步骤1，将Si衬底依次在三氯乙烯溶液、丙酮、和甲醇里浸泡，随后在去离子水冲洗，去除有机物污染物；步骤2，将水H20/双氧水H202/氨水NH40H以5:1:1的比例进行混合，将Si衬底浸入其中，最后用去离子水冲洗，去除表面的金属离子等颗粒杂质；步骤3，用稀释的氢氟酸溶液进行腐蚀，去除Si衬底的表面氧化层；步骤4，将H20/H202/盐酸HCl以4:1:1的比例进行混合，将Si衬底浸入其中，最后用去离子水冲洗；步骤5，如果Si衬底表面呈亲水性，重新执行步骤4的处理，否则，用干燥的氮气N2吹干Si衬底表面，形成新的表面氧化层。优选地，对Si衬底进行氧化层去除，并进行As钝化具体包括:对Si衬底进行氧化层去除，在氧化层去除后的降温过程中向Si衬底的表面喷一层As以饱和Si衬底表面的悬挂键。优选地，采用迁移增强MME的方式生长ZnTe缓冲层，并随后进行CdTe缓冲层的生长具体包括:步骤1，在As钝化层的衬底表面钝化一层Te，保持B面生长；步骤2，在一定的温度条件下，交替打开Zn源与Te源；步骤3，在一定的温度条件下进行退火，使生长的ZnTe缓冲层恢复单晶状态；步骤4，在ZnTe缓冲层上，在一定温度条件下，外延CdTe缓冲层；步骤5，CdTe缓冲层生长一段时间后，开Te束流保护，并在一定的温度条件下进行退火；步骤6，在一定的温度条件下继续生长CdTe层，每隔预定时间退火一次，直到预先设置的生长时间结束。优选地，进行三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层的生长具体包括:通过温度设定曲线来补偿碲镉汞薄膜层中的中波吸收层表面生长温度的变化，获得恒定的表面生长温度，生长中波吸收层；在中波吸收层生长结束后，关闭除汞Hg以外的所有源，升高Si衬底温度，同时将CdTe源的源温调整到适合碲镉汞薄膜层中的短波阻挡层的温度，待CdTe源温及Si衬底温度稳定后继续生长短波阻挡层；在短波阻挡层生长结束后，关闭除Hg以外的所有源，降Si低衬底温度，同时将CdTe源的源温调整到适合碲镉汞薄膜层中的长波吸收层的温度，待CdTe源温及Si衬底温度稳定后继续生长长波吸收层。优选地，在生长结束后，获取的中波吸收层为:Hgl-XCdXTe，其中，0.3彡X彡0.31，长波吸收层的厚度为4.5μπι;在生长结束后，获取的短波阻挡层为:Hgl-XCdXTe，其中，x=0.6，短波阻挡层的厚 度为1.2μπι;在生长结束后，获取的长波吸收层为:Hgl-XCdXTe，其中，x=0.23，中波吸收层的厚度为4.5μπι。本专利技术有益效果如下:通过较低的成本实现了高质量Si基叠层中/长波双色HgCdTe材料的生长，避免了 CdZnTe衬底所导致的尺寸小、控温难、成本高、表面质量较差等问题，并且基于现有器件制备技术，即可以实现基于半平面双注入结构的双色HgCdTe器件。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:图1是本专利技术实施例的硅Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料结构示意图2是本专利技术实施例的娃Si基中/长波置层双色締铺萊材料结构的优选不意图；图3是本专利技术实施例的制备基于半平面双注入结构的硅Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料的方法的流程图；图4是本专利技术实施例的Si基中波HgCdTe生长温度曲线设置的示意图；图5是本专利技术实施例的基于半平面双注入结构的双色HgCdTe器件的结构示意图。具体实施例方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。为了解决现有技术CdZnTe衬底所导致的尺寸小、控温难、成本高、表面质量较差等问题，本专利技术提供了一种，Si衬底作为一种替代衬底材料具有:更大面积的衬底、更低的衬底材料成本、与Si读出电路的自动热应力匹配、较高的机械强度和平整度及潜在的实现单片式IRFPA的能力等特点，是一种极佳的替代衬底材料。同时Si基单色HgCdTe材料经过多年的研究发展，在短波和中波方面已经基本成熟，甚至获得了质量很好的长波HgCdTe材料；其中短波、中波器件规模达到2kX 2k同时性能可以和碲锌镉基器件媲美。本专利技术实施例的技术方案采用基于半平面双注入Si基中/长波叠层双色结构可以将Si基材料和半平面双注入结构的优势结合起来，实现器件工艺兼容度高、成本低、大尺寸的中/长波双色探测器材料。以下结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硅Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料，其特征在于，所述Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料由下到上依次包括：晶向为211的Si衬底、在所述Si衬底的表面上依次生长的砷As钝化层、碲化锌ZnTe缓冲层、碲化镉CdTe缓冲层、以及三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层。
【技术特征摘要】
1.一种硅Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料，其特征在于，所述Si基中/长波叠层双色碲镉汞材料由下到上依次包括: 晶向为211的Si衬底、在所述Si衬底的表面上依次生长的砷As钝化层、碲化锌ZnTe缓冲层、碲化镉CdTe缓冲层、以及三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层。2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层具体包括:位于最上层的长波吸收层、位于中层的短波阻挡层、以及位于下层的中波吸收层。3.如权利要求2所述的材料，其特征在于， 所述长波吸收层为:Hgl-XCdXTe，其中，x=0.23 ； 所述短波阻挡层为:Hgl_xCdxTe，其中，x=0.6 ； 所述中波吸收层为:Hgl_xCdxTe，其中，0.3 < X < 0.31。4.如权利要求2或3所述的材料，其特征在于， 所述长波吸收层的厚度为4.5 μ m ; 所述短波阻挡层的厚度为1.2 μ m ; 所述中波吸收层的厚度为4.5 μ m。5.一种制备基于半 平面双注入结构的娃Si基中/长波叠层双色締镉萊材料的方法,其特征在于，包括: 进行外延级Si衬底清洗，去掉Si衬底的自然氧化层，形成人为氧化层； 对Si衬底进行氧化层去除，并进行As钝化； 采用迁移增强MME的方式生长ZnTe缓冲层，并随后进行CdTe缓冲层的生长； 进行三层不同组份不同厚度的碲镉汞薄膜层的生长。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进行外延级Si衬底清洗，去掉Si衬底的自然氧化层，形成人为氧化层具体包括: 步骤1，将Si衬底依次在三氯乙烯溶液、丙酮、和甲醇里浸泡，随后在去离子水冲洗，去除有机物污染物； 步骤2，将水H2O/双氧水H2O2/氨水NH4OH以5:1:1的比例进行混合，将Si衬底浸入其中，最后用去离子水冲洗，去除表面的金属离子等颗粒杂质； 步骤3，用稀释的氢氟酸溶液进行腐蚀，去除Si衬底的表面氧化层； 步骤4，将H2CVH2O2/盐酸HCl以4:1:1的比例进行混合，将Si衬底浸入其中，最后用去离子水冲洗； 步骤5，如果Si衬底表面呈亲水性，重新执行步骤4的处理，否则，用干...
【专利技术属性】
技术研发人员：王经纬，巩锋，王丛，刘铭，强宇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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