專(zhuān)利名稱(chēng)：碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝，具體涉及采用布里奇曼方法、金屬 有機(jī)物化學(xué)汽相淀積方法，以及分子束外延方法生長(zhǎng)的碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工 藝，該工藝主要用于光電子材料和光電探測(cè)器等光電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
寬帶隙半導(dǎo)體的物理特性和化學(xué)特性的研究在光伏技術(shù)中仍然是具有挑戰(zhàn)性的課題。
在這類(lèi)半導(dǎo)體中，以n-w族化合物最具代表性。正如iv族材料中的硅和ni-v族化合物中
的GaAs —樣，CdTe是II-VI族化合物中的重要材料，CdTe具有n型和p型兩種導(dǎo)電類(lèi)型， 而且兩種載流子的遷移率都較好。目前,CdTe已廣泛地用于制備各種光探測(cè)器。由于CdTe 膜具有直接帶隙結(jié)構(gòu)，其光吸收系數(shù)(對(duì)波長(zhǎng)小于吸收邊的光)極大；厚度為lixm的薄膜, 足以吸收大于CdTe禁帶能量的輻射能量的99 % ，因此降低了對(duì)材料擴(kuò)散長(zhǎng)度的要求, 使其成為制備高效太陽(yáng)電池的最佳材料。由于碲化鎘材料具有優(yōu)越的光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)等 性質(zhì)，因而被廣泛地應(yīng)用于光電器件中，尤其是應(yīng)用于高性能X射線和空間粒子輻射探測(cè) 器。因此，如何有效地制備出滿(mǎn)足高性能X射線探測(cè)器要求的晶體表面， 一直是研究人員 多年探索的課題。在碲化鎘探測(cè)器的制造工藝中，要求對(duì)這種寬帶隙半導(dǎo)體材料的表面加 以嚴(yán)格控制，使表面具有均勻的化學(xué)配比、無(wú)晶體缺陷、極少的表面氧化和其他表面沾污。 此外，蝕刻在制作CdTe/CdS電池中是關(guān)鍵的技術(shù)之一，有報(bào)道的蝕刻溶液有Br2-甲醇、 HN03-H3P04(NH)和K2Cr207 : H2S04等。。
由于碲化鎘為二元合金材料，在表面處理工藝中很容易導(dǎo)致化學(xué)配比不均勻的表面， 如出現(xiàn)化學(xué)偏析導(dǎo)致富Te層，甚至很容易沿著晶界蝕刻，也容易使表面產(chǎn)生氧化膜層和 缺陷，最終很難獲得化學(xué)配比均勻且無(wú)氧化的光潔表面。在以絕緣或半絕緣介質(zhì)作為鈍化 層的鈍化工藝中，碲化鎘的表面氧化層不僅影響界面特性，而且直接影響到鈍化層的介質(zhì) 特性，最終影響探測(cè)器陣列的光電性能、成品率、可靠性。目前通常采用溴和甲醇溶液進(jìn) 行表面處理，但容易使表面產(chǎn)生"偏析"問(wèn)題。同時(shí)，甲醇對(duì)人的眼睛損害較大，長(zhǎng)期接 觸將導(dǎo)致眼睛失明。為此，研究人員多年來(lái)一直尋找能有效地制備出滿(mǎn)足高性能紅外探測(cè) 器要求的表面處理方法。人們對(duì)不同的碲化鎘表面處理方法進(jìn)行了探索和研究(Aramoto T， et. ， J . Appl . Phys. ， 1997 ， 36 (10) ， 6304; K. D,se, et. ， J. Appl. Phys., 1993,73， 8381)，但仍未找到一種較為理想的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種碲化鎘材料的表面氧化膜層處理工藝，克服現(xiàn)有處理工藝容 易導(dǎo)致表面化學(xué)配比不均勻，甚至很容易沿著晶界蝕刻，尤其是將碲化鎘材料用于制作光 電器件，現(xiàn)有處理工藝直接影響到鈍化層的介質(zhì)特性，使探測(cè)器陣列的光電性能、成品率、 可靠性極差，很難獲得化學(xué)配比均勻且無(wú)氧化的光潔表面，而且對(duì)人體傷害極大；使用本發(fā)明方法處理的碲化鎘材料不僅具有均勻的化學(xué)配比、光潔、無(wú)晶體缺陷的表面，而且具 有氧化物極少甚至無(wú)氧化物的碲化鎘表面，對(duì)提高碲化鎘光伏探測(cè)器列陣的光電性能、成 品率、可靠性非常有利，整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，且對(duì)人體基本無(wú)傷害。 碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝，包括對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行清洗處理；腐蝕處理和 表面處理；其特征在于-
A) 、先對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行清洗處理
a、 在丙酮溶液中浸泡2 3分鐘；
b、 在無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘
c、 在室溫下的去離子水中清洗1 2分鐘；
d、 用高純氮?dú)?99%)吹干。
B) 、再對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行腐蝕處理
a、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為 (0.005 0.1): 1，腐蝕時(shí)間為10 60秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；
b、 在無(wú)水乙醇中清洗1~2分鐘。
C) 、最后對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行表面處理
a、 將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為(0.03 0.1): 1， 在溶液中浸泡1~2分鐘；
b、 隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘；
c、 再用去離子水清洗洗1~2分鐘；
d、 最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 應(yīng)用本發(fā)明碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝，通過(guò)表面處理減少或去除碲化鎘表 面的氧化物，可大大提高碲化鎘光伏探測(cè)器陣列的光電性能、成品率和可靠性。特別是對(duì) 改善和提高碲化鎘表面鈍化的質(zhì)量和效果，將起關(guān)鍵的作用。整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方 便，重復(fù)性好，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)人體基本無(wú)傷害，可廣泛用于碲化鎘材料表面的制備和碲化 鎘光電器件的制造。


圖1是本發(fā)明處理的碲化鎘材料表面所采集的Te3d的光電子能譜； 圖2是本發(fā)明處理的碲化鎘材料表面所采集的Cd3d的光電子能譜； 圖3是本發(fā)明處理的碲化鎘材料表面所采集的Ols的光電子能譜； 圖1中的Te3d5/2僅有一個(gè)單峰，表明表面幾乎無(wú)氧化狀態(tài)的碲出現(xiàn)。對(duì)圖2中的Cd3d 譜進(jìn)行分析得出，由于Cd的化學(xué)位移極小，說(shuō)明CdTe表面含Cd的氧化物較少。為了確 定表面的化學(xué)成分，用高斯型曲線對(duì)01s進(jìn)行擬合，Ols高斯型擬合曲線僅有一個(gè)單一的 峰位存在，如圖3所示。擬合曲線與實(shí)驗(yàn)曲線完全重合，峰位的結(jié)合能為532.6 eV，它對(duì) 應(yīng)于表面上的物理吸附氧(如氫-氧或碳-氧團(tuán)族)，表明在探測(cè)極限范圍內(nèi)，碲化鎘材料表 面的表面無(wú)氧化物存在。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例所選用的碲化鎘(CdTe)材料，是采用垂直布里奇曼方法生長(zhǎng)的單晶材料。 材料經(jīng)表面磨拋、清洗后，按本發(fā)明的方法和步驟具體實(shí)施。
實(shí)施例l
A、 先在丙酮溶液中浸泡2~3分鐘，再放入無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘，隨后在室溫下
的去離子水中清洗1 2分鐘，用高純氮?dú)獯蹈桑?br> B、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為 0.005: 1，腐蝕時(shí)間為60秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；然后放在
無(wú)水乙醇中清洗1 2分鐘；
C、 立即將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為0.03:1， 在溶液中浸泡2分鐘，隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘，再用去離子水 清洗1 2分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 實(shí)施例2
A、 先在丙酮溶液中浸泡2 3分鐘，再放入無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘，隨后在室溫下
的去離子水中清洗1 2分鐘，用高純氮?dú)獯蹈桑?br> B、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積 比
為0.01: 1，腐蝕時(shí)間為50秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；然后放 在無(wú)水乙醇中清洗1~2分鐘；
C、 立即將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為0.05: 1，
在溶液中浸泡90秒鐘，隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘，再用去離 子水清洗1 2分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 實(shí)施例3
A、 先在丙酮溶液中浸泡2~3分鐘，再放入無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘，隨后在室下的 去離子水中清洗1 2分鐘，用高純氮?dú)獯蹈桑?br> B、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為0.05:
1,腐蝕時(shí)間為30秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；然后放在無(wú)水乙 醇中清洗1~2分鐘；
C、 即將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為0.08: 1， 在溶液中浸泡70秒鐘，隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘，再用去離子 水清洗洗1 2分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 實(shí)施例4
A、先在丙酮溶液中浸泡2~3分鐘，再放入無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘，隨后在室溫 下的去離子水中清洗1~2分鐘，用高純氮?dú)獯蹈桑籅、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為
0.08: 1，腐蝕時(shí)間為30秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；然后放在 無(wú)水乙醇中清洗1 2分鐘；
C、 即將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為0.1: 1， 在溶液中浸泡l分鐘，隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘，再用去離子 水境洗洗1 2分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 實(shí)施例5
A、 先在丙酮溶液中浸泡2 3分鐘，再放入無(wú)水乙醇中浸泡1~2分鐘，隨后在室溫下
的去離子水中清洗1 2分鐘，用高純氮?dú)獯蹈桑?br> B、 將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為0.1:
1，腐蝕時(shí)間為10秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；然后放在無(wú)水乙 醇中清洗1~2分鐘；
C、 立即將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為0.1:1， 在溶液中浸泡1分鐘，隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1~2分鐘，再用去離子 水清洗洗1 2分鐘，最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 利用X射線光電子譜分別對(duì)經(jīng)上述工藝處理的碲化鎘表面進(jìn)行了測(cè)量、分析。結(jié)果表 明在探測(cè)極限范圍內(nèi)，碲化鎘材料的表面只有物理吸附氧，表面無(wú)氧化物存在，進(jìn)一步說(shuō) 明采用本發(fā)明的處理工藝，可獲得氧化物極少甚至無(wú)氧化的碲化鎘表面。
整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，重復(fù)性好，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)人體基本無(wú)傷害，可廣泛用 于碲化鎘材料表面的制備和碲化鎘光電器件的制造。
權(quán)利要求
1.碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝，包括對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行清洗處理；腐蝕處理和表面處理；其特征在于A)先對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行清洗處理a)在丙酮溶液中浸泡2～3分鐘；b)在無(wú)水乙醇中浸泡1～2分鐘；c)在室溫下的去離子水中清洗1～2分鐘；d)用高純氮?dú)獯蹈?；B)再對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行腐蝕處理a)將吹干的碲化鎘材料用溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，溴和無(wú)水乙醇溶液的體積比為(0.005～0.1)∶1，腐蝕時(shí)間為10～60秒，并在腐蝕過(guò)程中不停地?fù)u晃碲化鎘材料；b)在無(wú)水乙醇中清洗1～2分鐘；C)最后對(duì)碲化鎘材料進(jìn)行表面處理a)將碲化鎘材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的體積比為(0.03～0.1)∶1，在溶液中浸泡1～2分鐘；b)隨后將碲化鎘材料用無(wú)水乙醇清洗1～2分鐘；c)再用去離子水清洗1～2分鐘；d)最后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> 全文摘要
碲化鎘材料表面氧化膜層的處理工藝，是將碲化鎘材料先用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水清洗后，經(jīng)溴和無(wú)水乙醇溶液腐蝕，再用乳酸和乙二醇溶液進(jìn)行表面處理，可獲得氧化物極少甚至無(wú)氧化物的碲化鎘表面?？纱蟠筇岣唔诨k光伏探測(cè)器列陣的光電性能、成品率和可靠性，整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便，重復(fù)性好，實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)人體基本無(wú)傷害?？蓮V泛用于碲化鎘材料表面的制備和碲化鎘光電器件的制造。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101295748SQ20071004028
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者毅 李, 斌 武, 胡雙雙, 蔣群杰 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)