專利名稱：一種生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材的制作方法，屬靶材制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碲鎘汞(HgxCdhTe)是一種化合物半導(dǎo)體，具有優(yōu)良的光電響應(yīng)性能，用于制造紅外焦平面器件。晶態(tài)碲鎘汞的生長(zhǎng)工藝難度較大，制備成本高昂，難以獲得大尺寸的材料， 因此，要大面積、大尺寸生長(zhǎng)紅外焦平面器件所需的碲鎘汞薄膜，直接采用晶體碲鎘汞來做靶材幾乎不可能。生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的現(xiàn)有方法主要有磁控濺射法(Magnetron Sputtering)、激光脈沖沉積法(PLD)、液相外延法(LPE)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、金屬有機(jī)物氣相沉積法 (MOCVD)、分子束外延法(MBE)。其中，磁控濺射法、激光脈沖沉積法具有設(shè)備造價(jià)低、方法簡(jiǎn)單、所得薄膜質(zhì)量高等特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于科研和工業(yè)領(lǐng)域。而薄膜質(zhì)量的好壞與靶材有直接關(guān)系，因此靶材的制備尤為關(guān)鍵。目前常用的幾種碲鎘汞制靶方法有拼接靶、鑲嵌靶和燒結(jié)靶。拼接靶是將體晶碲鎘汞(c-MCT)按靶托的形狀拼接在一起，其缺點(diǎn)是浪費(fèi)原材料、靶材致密性不好，由于拼接縫的存在，易造成污染，使輝光放電不穩(wěn)定。鑲嵌靶的缺點(diǎn)是有效濺射面積很小，另外，由于其骨架也被濺射，增大了污染的可能。燒結(jié)靶是燒結(jié)法制備碲鎘汞靶材，但也存在不足首先，燒結(jié)容器的選擇是一個(gè)必須考慮的重要因素，若采用金屬容器，則由于汞(Hg)會(huì)與金屬發(fā)生反應(yīng)形成汞齊污染靶材，若采用常用的高純石英作容器，由于汞(Hg)的飽和蒸汽壓很高，汞(Hg)的分壓較大，容易產(chǎn)生爆炸；其次，汞(Hg)易揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致靶材組分的改變，從而增大對(duì)靶材組分控制的難度；再次，燒結(jié)法制備碲鎘汞還存在碲鎘汞容易被氧化，使靶材成分改變的問題，因而燒結(jié)法也不適合用來制備碲鎘汞靶材。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有靶材制作方法存在的不足，本發(fā)明提供一種鍍膜設(shè)備中的靶材制備方法，用以制備碲鎘汞(HgxCdhTe)薄膜。本發(fā)明提供的生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，其特征在于采用晶態(tài)碲化鎘 (CdTe)、碲化汞(HgTe)做原材料，通過以下工藝步驟來實(shí)現(xiàn)A.確定靶材組分，根據(jù)所需要制備的HgxCdhTe (0 ^ χ ^ 1),確定靶材中碲(Te)、 鎘(Cd)、汞(Hg)三種元素的物質(zhì)的量之比1 1-χ χ ；B.質(zhì)量計(jì)算，按步驟A中所需比例計(jì)算CdTe和HgTe的質(zhì)量；C.研磨，在操作箱中，用瑪瑙研缽將塊狀CdTe和HgTe分別研磨成粒度為200目以下的粉末，整個(gè)研磨過程均充以高純N2保護(hù)；D.稱量，將研磨好的CdTe、HgTe粉末按步驟B中的計(jì)算值分別稱量；E.混合，將稱量好的粉末倒入潔凈的容器中，充分混合均勻；F.冷軋，將混合均勻的粉末放入靶托的凹槽中，鋪設(shè)均勻并保持表面平整，在混合粉末上面覆蓋一層硫酸紙，蓋上圓形蓋子，再將靶托放入一對(duì)不銹鋼圓錠中，在其軸向緩慢、均勻加壓，壓力為10 20MPa，加壓過程間隔進(jìn)行，以使其自然釋放壓力，整個(gè)加壓過程耗時(shí)為12h。本發(fā)明提供的生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，制備靶材的原材料中可以摻入雜質(zhì)元素。本發(fā)明的有益效果是通過采用該方法制備的靶材，致密性高、靶材組分均勻、成分可調(diào)、易于實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)原子的摻入；用該靶材制備出的薄膜均勻、光亮、附著率較好。


圖1為碲鎘汞靶材的冷軋過程示意圖；圖2為采用本發(fā)明方法制備的磁控濺射設(shè)備用的碲鎘汞靶材；圖3為使用本發(fā)明方法制得的碲鎘汞靶材生長(zhǎng)出的碲鎘汞薄膜；圖4為利用本發(fā)明制作的靶材制備出的非晶態(tài)碲鎘汞(a-MCT)薄膜和多晶碲鎘汞 (c-MCT)薄膜的XRD圖譜，從圖可知，改變生長(zhǎng)條件，可以獲得非晶和多晶結(jié)構(gòu)的碲鎘汞薄膜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，以磁控濺射設(shè)備中的碲鎘汞靶材的制作過程為實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例一本實(shí)施例以制備成分為Hga78Cda22Te的靶材為例，其具體步驟如下A.確定靶材組分，根據(jù)所需要制備的Hga78Cda22Te,確定靶材中碲(Te)、鎘(Cd)、 汞(Hg)三種元素的物質(zhì)的量之比1 022 0. 78 ；B.質(zhì)量計(jì)算，按步驟A中所需比例計(jì)算CdTe和HgTe的質(zhì)量，則CdTe的質(zhì)量為 40. 8274g，HgTe 的質(zhì)量為 197. 9337g ；C.研磨，在操作箱中，用瑪瑙研缽將塊狀CdTe和HgTe分別研磨成粒度為200目以下的粉末，整個(gè)研磨過程均充以高純N2 (99. 999% )保護(hù)；D.稱量，將研磨好的CdTe、HgTe粉末按步驟B中的計(jì)算值分別稱量；E.混合，將稱量好的粉末倒入潔凈的容器中，充分混合均勻；F.冷軋，將混合均勻的粉末放入靶托的凹槽中，鋪設(shè)均勻并保持表面平整，在混合粉末上面覆蓋一層硫酸紙，蓋上圓形蓋子，再將靶托放入一對(duì)不銹鋼圓錠中，在其軸向緩慢、均勻加壓，壓力為10 20MPa，加壓過程間隔進(jìn)行，以使其自然釋放壓力，整個(gè)加壓過程耗時(shí)為12h，如圖1所示。實(shí)施例二 本實(shí)施例以制備碲鎘汞中摻銦的靶材為例，其具體步驟如下A.確定靶材成分，所需靶材為(InTe) Y(HgxCd1-Je) ^y(C)彡χ彡1，0彡y彡1)，則碲 (Te)、鎘(Cd)、汞(Hg)、銦(In)四種元素的物質(zhì)量的比為1 (l_y) (l_x) x(l-y) y ；B.質(zhì)量計(jì)算，以碲化鎘(CdTe)、碲化汞(HgTe)、碲化銦(InTe)為原材料，按步驟 A中設(shè)計(jì)比例計(jì)算各物質(zhì)的質(zhì)量，以制備(InTe)atll(HgxCdhTe)a99為例，各原材料的質(zhì)量確定為:CdTe 為 42. 9144g, HgTe 為 193. 8633g, InTe 為 1. 9834g ；C.研磨，在操作箱中，用瑪瑙研缽將碲化鎘(CdTe)、碲化汞(HgTe)、碲化銦(InTe) 分別研磨成200目以下的粉末，整個(gè)研磨過程均充以高純N2(99. 999% )保護(hù)；D.稱量，將研磨好的碲化鎘(CdTe)、碲化汞(HgTe)、碲化銦(InTe)粉末按步驟B 中的計(jì)算值分別稱量；E.混合，將稱量好的粉末放在潔凈的容器內(nèi)，使其充分混合均勻；F.冷軋，將混合均勻的粉末放入靶托的凹槽中，鋪設(shè)均勻并保持表面平整，在混合粉末上面覆蓋一層硫酸紙，蓋上蓋子，再將靶托放入一對(duì)不銹鋼圓錠中，在其軸向緩慢、均勻加壓，壓力為10 20MPa，加壓過程間隔進(jìn)行，以使其自然釋放壓力，整個(gè)加壓過程用時(shí)為12h，如圖1所示。
權(quán)利要求
1.一種生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，其特征在于采用晶態(tài)碲化鎘、碲化汞做原材料，通過以下工藝步驟來實(shí)現(xiàn)A.確定靶材組分，根據(jù)所需要制備的HgxCdhTe(C)彡χ彡1)，確定靶材中碲、鎘、汞三種元素的物質(zhì)的量之比1 1-x χ;B.質(zhì)量計(jì)算，按步驟A中所需比例計(jì)算碲化鎘和碲化汞的質(zhì)量；C.研磨，在操作箱中，用瑪瑙研缽將塊狀碲化鎘和碲化汞分別研磨成粒度為200目以下的粉末，整個(gè)研磨過程均充以高純N2保護(hù)；D.稱量，將研磨好的碲化鎘和碲化汞粉末按步驟B中的計(jì)算值分別稱量；E.混合，將稱量好的粉末倒入潔凈的容器中，充分混合均勻；F.冷軋，將混合均勻的粉末放入靶托的凹槽中，鋪設(shè)均勻并保持表面平整，在混合粉末上面覆蓋一層硫酸紙，蓋上圓形蓋子，再將靶托放入一對(duì)不銹鋼圓錠中，在其軸向緩慢、均勻加壓，壓力為10 20MPa，加壓過程間隔進(jìn)行，以使其自然釋放壓力，整個(gè)加壓過程耗時(shí)為 12h。
2.按照權(quán)利要求1所述的靶材制備方法，其特征在于制備靶材的原材料可以摻入雜質(zhì)元素。
全文摘要
一種生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備方法，其特征在于采用晶態(tài)碲化鎘(CdTe)、碲化汞(HgTe)做原材料，通過A.確定靶材組分，B.質(zhì)量計(jì)算，C.研磨，D.稱量，E.混合，F(xiàn).冷軋的工藝步驟，實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)碲鎘汞薄膜的靶材制備，該靶材制備方法可以在制備靶材的原材料中摻入雜質(zhì)元素，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶材成分的調(diào)節(jié)。通過采用本發(fā)明制備的靶材，致密性高、靶材組分均勻、成分可調(diào)、易于實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)原子的摻入；用該靶材制備出的薄膜均勻、光亮、附著率較好。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102234765SQ20101015360
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者姬榮斌, 孔令德, 孔金丞, 張鵬舉, 王光華, 趙俊 申請(qǐng)人:昆明物理研究所