专利名称：碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺，具体涉及采用布里奇曼方法、金属 有机物化学汽相淀积方法，以及分子束外延方法生长的碲化镉材料表面氧化膜层的处理工 艺，该工艺主要用于光电子材料和光电探测器等光电子领域。
背景技术：
宽带隙半导体的物理特性和化学特性的研究在光伏技术中仍然是具有挑战性的课题。
在这类半导体中，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 —样，CdTe是II-VI族化合物中的重要材料，CdTe具有n型和p型两种导电类型， 而且两种载流子的迁移率都较好。目前,CdTe已广泛地用于制备各种光探测器。由于CdTe 膜具有直接带隙结构，其光吸收系数(对波长小于吸收边的光)极大；厚度为lixm的薄膜, 足以吸收大于CdTe禁带能量的辐射能量的99 % ，因此降低了对材料扩散长度的要求, 使其成为制备高效太阳电池的最佳材料。由于碲化镉材料具有优越的光学、磁学、电学等 性质，因而被广泛地应用于光电器件中，尤其是应用于高性能X射线和空间粒子辐射探测 器。因此，如何有效地制备出满足高性能X射线探测器要求的晶体表面， 一直是研究人员 多年探索的课题。在碲化镉探测器的制造工艺中，要求对这种宽带隙半导体材料的表面加 以严格控制，使表面具有均匀的化学配比、无晶体缺陷、极少的表面氧化和其他表面沾污。 此外，蚀刻在制作CdTe/CdS电池中是关键的技术之一，有报道的蚀刻溶液有Br2-甲醇、 HN03-H3P04(NH)和K2Cr207 : H2S04等。。
由于碲化镉为二元合金材料，在表面处理工艺中很容易导致化学配比不均匀的表面， 如出现化学偏析导致富Te层，甚至很容易沿着晶界蚀刻，也容易使表面产生氧化膜层和 缺陷，最终很难获得化学配比均匀且无氧化的光洁表面。在以绝缘或半绝缘介质作为钝化 层的钝化工艺中，碲化镉的表面氧化层不仅影响界面特性，而且直接影响到钝化层的介质 特性，最终影响探测器阵列的光电性能、成品率、可靠性。目前通常采用溴和甲醇溶液进 行表面处理，但容易使表面产生"偏析"问题。同时，甲醇对人的眼睛损害较大，长期接 触将导致眼睛失明。为此，研究人员多年来一直寻找能有效地制备出满足高性能红外探测 器要求的表面处理方法。人们对不同的碲化镉表面处理方法进行了探索和研究(Aramoto T， et. ， J . Appl . Phys. ， 1997 ， 36 (10) ， 6304; K. D,se, et. ， J. Appl. Phys., 1993,73， 8381)，但仍未找到一种较为理想的处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种碲化镉材料的表面氧化膜层处理工艺，克服现有处理工艺容 易导致表面化学配比不均匀，甚至很容易沿着晶界蚀刻，尤其是将碲化镉材料用于制作光 电器件，现有处理工艺直接影响到钝化层的介质特性，使探测器阵列的光电性能、成品率、 可靠性极差，很难获得化学配比均匀且无氧化的光洁表面，而且对人体伤害极大；使用本发明方法处理的碲化镉材料不仅具有均匀的化学配比、光洁、无晶体缺陷的表面，而且具 有氧化物极少甚至无氧化物的碲化镉表面，对提高碲化镉光伏探测器列阵的光电性能、成 品率、可靠性非常有利，整个工艺过程简单，操作方便，实用性强，且对人体基本无伤害。 碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺，包括对碲化镉材料进行清洗处理；腐蚀处理和 表面处理；其特征在于-
A) 、先对碲化镉材料进行清洗处理
a、 在丙酮溶液中浸泡2 3分钟；
b、 在无水乙醇中浸泡1~2分钟
c、 在室温下的去离子水中清洗1 2分钟；
d、 用高纯氮气(99%)吹干。
B) 、再对碲化镉材料进行腐蚀处理
a、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为 (0.005 0.1): 1，腐蚀时间为10 60秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；
b、 在无水乙醇中清洗1~2分钟。
C) 、最后对碲化镉材料进行表面处理
a、 将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为(0.03 0.1): 1， 在溶液中浸泡1~2分钟；
b、 随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟；
c、 再用去离子水清洗洗1~2分钟；
d、 最后用高纯氮气吹干。
应用本发明碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺，通过表面处理减少或去除碲化镉表 面的氧化物，可大大提高碲化镉光伏探测器阵列的光电性能、成品率和可靠性。特别是对 改善和提高碲化镉表面钝化的质量和效果，将起关键的作用。整个工艺过程简单，操作方 便，重复性好，实用性强，对人体基本无伤害，可广泛用于碲化镉材料表面的制备和碲化 镉光电器件的制造。
图1是本发明处理的碲化镉材料表面所采集的Te3d的光电子能谱； 图2是本发明处理的碲化镉材料表面所采集的Cd3d的光电子能谱； 图3是本发明处理的碲化镉材料表面所采集的Ols的光电子能谱； 图1中的Te3d5/2仅有一个单峰，表明表面几乎无氧化状态的碲出现。对图2中的Cd3d 谱进行分析得出，由于Cd的化学位移极小，说明CdTe表面含Cd的氧化物较少。为了确 定表面的化学成分，用高斯型曲线对01s进行拟合，Ols高斯型拟合曲线仅有一个单一的 峰位存在，如图3所示。拟合曲线与实验曲线完全重合，峰位的结合能为532.6 eV，它对 应于表面上的物理吸附氧(如氢-氧或碳-氧团族)，表明在探测极限范围内，碲化镉材料表 面的表面无氧化物存在。
具体实施例方式
以下实施例所选用的碲化镉(CdTe)材料，是采用垂直布里奇曼方法生长的单晶材料。 材料经表面磨抛、清洗后，按本发明的方法和步骤具体实施。
实施例l
A、 先在丙酮溶液中浸泡2~3分钟，再放入无水乙醇中浸泡1~2分钟，随后在室温下
的去离子水中清洗1 2分钟，用高纯氮气吹干；
B、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为 0.005: 1，腐蚀时间为60秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；然后放在
无水乙醇中清洗1 2分钟；
C、 立即将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为0.03:1， 在溶液中浸泡2分钟，随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟，再用去离子水 清洗1 2分钟，最后用高纯氮气吹干。
实施例2
A、 先在丙酮溶液中浸泡2 3分钟，再放入无水乙醇中浸泡1~2分钟，随后在室温下
的去离子水中清洗1 2分钟，用高纯氮气吹干；
B、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积 比
为0.01: 1，腐蚀时间为50秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；然后放 在无水乙醇中清洗1~2分钟；
C、 立即将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为0.05: 1，
在溶液中浸泡90秒钟，随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟，再用去离 子水清洗1 2分钟，最后用高纯氮气吹干。
实施例3
A、 先在丙酮溶液中浸泡2~3分钟，再放入无水乙醇中浸泡1~2分钟，随后在室下的 去离子水中清洗1 2分钟，用高纯氮气吹干；
B、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为0.05:
1,腐蚀时间为30秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；然后放在无水乙 醇中清洗1~2分钟；
C、 即将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为0.08: 1， 在溶液中浸泡70秒钟，随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟，再用去离子 水清洗洗1 2分钟，最后用高纯氮气吹干。
实施例4
A、先在丙酮溶液中浸泡2~3分钟，再放入无水乙醇中浸泡1~2分钟，随后在室温 下的去离子水中清洗1~2分钟，用高纯氮气吹干；B、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为
0.08: 1，腐蚀时间为30秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；然后放在 无水乙醇中清洗1 2分钟；
C、 即将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为0.1: 1， 在溶液中浸泡l分钟，随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟，再用去离子 水境洗洗1 2分钟，最后用高纯氮气吹干。
实施例5
A、 先在丙酮溶液中浸泡2 3分钟，再放入无水乙醇中浸泡1~2分钟，随后在室温下
的去离子水中清洗1 2分钟，用高纯氮气吹干；
B、 将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为0.1:
1，腐蚀时间为10秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；然后放在无水乙 醇中清洗1~2分钟；
C、 立即将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为0.1:1， 在溶液中浸泡1分钟，随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1~2分钟，再用去离子 水清洗洗1 2分钟，最后用高纯氮气吹干。
利用X射线光电子谱分别对经上述工艺处理的碲化镉表面进行了测量、分析。结果表 明在探测极限范围内，碲化镉材料的表面只有物理吸附氧，表面无氧化物存在，进一步说 明采用本发明的处理工艺，可获得氧化物极少甚至无氧化的碲化镉表面。
整个工艺过程简单，操作方便，重复性好，实用性强，对人体基本无伤害，可广泛用 于碲化镉材料表面的制备和碲化镉光电器件的制造。
权利要求
1.碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺，包括对碲化镉材料进行清洗处理；腐蚀处理和表面处理；其特征在于A)先对碲化镉材料进行清洗处理a)在丙酮溶液中浸泡2～3分钟；b)在无水乙醇中浸泡1～2分钟；c)在室温下的去离子水中清洗1～2分钟；d)用高纯氮气吹干；B)再对碲化镉材料进行腐蚀处理a)将吹干的碲化镉材料用溴和无水乙醇溶液腐蚀，溴和无水乙醇溶液的体积比为(0.005～0.1)∶1，腐蚀时间为10～60秒，并在腐蚀过程中不停地摇晃碲化镉材料；b)在无水乙醇中清洗1～2分钟；C)最后对碲化镉材料进行表面处理a)将碲化镉材料浸入乳酸和乙二醇溶液，乳酸和乙二醇溶液的体积比为(0.03～0.1)∶1，在溶液中浸泡1～2分钟；b)随后将碲化镉材料用无水乙醇清洗1～2分钟；c)再用去离子水清洗1～2分钟；d)最后用高纯氮气吹干。
全文摘要
碲化镉材料表面氧化膜层的处理工艺，是将碲化镉材料先用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后，经溴和无水乙醇溶液腐蚀，再用乳酸和乙二醇溶液进行表面处理，可获得氧化物极少甚至无氧化物的碲化镉表面。可大大提高碲化镉光伏探测器列阵的光电性能、成品率和可靠性，整个工艺过程简单，操作方便，重复性好，实用性强，对人体基本无伤害。可广泛用于碲化镉材料表面的制备和碲化镉光电器件的制造。
文档编号H01L21/02GK101295748SQ20071004028
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者毅 李, 斌 武, 胡双双, 蒋群杰 申请人:上海理工大学