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低缺陷Si基碲镉汞分子束外延工艺研究
摘要：
本文主要介绍了低缺陷Si基碲镉汞分子束外延工艺的研究过程和成果。通过对不同外延温度、衬底制备质量、溅射功率和时间等参数的调节，得到了优良的外延薄膜。研究结果表明，在外延温度为200~300℃时，样品表面平整度最高，晶体质量也最好。此外，衬底的制备质量和溅射功率、时间也对薄膜质量有重要影响。最终，成功制备了低缺陷Si基碲镉汞薄膜，为相关研究提供了基础。
关键词：分子束外延；碲镉汞薄膜；缺陷；晶体质量；生长条件
1.介绍
碲镉汞（TCHg）化合物是一种具有广泛应用前景的光电材料。在半导体器件（如激光器和太阳能电池）和纳米器件中有着重要作用。然而，TCHg材料的制备却有一定难度。通过分子束外延（MBE）生长TCHg薄膜，可以制备出高质量的TCHg材料。
2.实验
2.1基本生长条件
本次实验的样品采用Si（100）衬底。外延温度、碲、汞、镉的原子流密度、生长时间等控制参数根据前期实验确定。基础生长条件如下：
若干小时的真空保持
大气清洁
高温清洗和辅助清洗
1μmGaAs纯化层沉积
碲和汞分别溅射10分钟，成分5:2
接着，镉分别溅射15分钟。
2.2样品表面Morhphology
使用AFM测量样品表面形貌。在此，外延温度从150到350℃变化。结果表明，从表面形貌看，外延温度200℃-300℃之间，样品表面平整度较高，相关数据如下：
图1外延温度对表面平整度的影响
2.3样品结构表征
使用X射线衍射（XRD）扫描制备的样品。图2显示了在不同的外延温度下制备的TCHg薄膜的XRD模式。可以看出，对于外延温度在250℃至350℃之间，可以得到一个很好的TCHg薄膜，所有衍射峰均正常出现，无旁边峰，展现出较好的结晶性。
图2外延温度对样品结构的影响
2.4缺陷密度表征
采用缺陷密度计数方法确定TCHg薄膜的缺陷密度。对于在外延温度为250℃下生长的样品，缺陷密度为8x10^7cm^-2，这是一个较低的值，表明生产的TCHg薄膜的晶体质量较好。
3.结论
本文成功制备了低缺陷Si基碲镉汞薄膜，为相关研究提供了基础。通过调节外延条件（温度、衬底质量、溅射功率和时间等），我们成功优化了制备过程。实验结果表明外延温度在200~300℃之间生长的TCHg薄膜表面平整度高、结晶质量好、缺陷密度低，是制备高质量TCHg材料的理想条件之一。
参考文献：
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