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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:藍海
研究生(外文):LAN, HAI
論文名稱:碲化汞鎘單晶薄膜生長與其絕緣層物性之研究
論文名稱(外文):Epitaxlal growth and passivation studies of mercury cadmium telluride
指導教授:薛乾昌楊聲震楊聲震引用關係
指導教授(外文):XUE, GIAN-CHANGYANG, SHENG-ZHEN
學位類別:博士
校院名稱:中正理工學院
系所名稱:應用物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1988
畢業學年度:76
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:碲化汞鎘絕緣離子退火過程離子電性活化
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本文藉恆溫氣相疊晶生長及液相疊晶生長兩種生長方法,一方面生長高品質的碲化汞
鎘疊晶層,另一戶方面藉以深入了解這個材料的特性。在碲化汞鎘元件製作的研究上
利用光化學氧化法生長碲化汞鎘自生氧化層,並藉著這層自生氧化層當作覆蓋利用多
次退火過程來消除碲化汞鎘單晶因離子佈植後的破壞以及電性活化佈植後的離子。
用恆溫氣相疊晶生長的碲化汞鎘疊晶層中,有兩層明顯不同的區域存在,經由實驗結
果顯示第一層(region I)是由氣相疊晶生長而成,第二層(region I)是由汞原子
向內擴散取代鎘原子的位置而生成。由簡化的鎘原子向外擴散理論,解釋第一層的生
長機構,成功的證明第一層生長厚度與生長時間平方根具有線性的關係,並且求得鎘
原子在碲化汞鎘疊晶層中擴散係數為1.32×10?m/sec(溫度是571
℃)。一般皆將汞原子,看成在碲化汞鎘單晶中,是擴散較快的元素,然而在這個生
長過程中,汞的向內擴散及鎘的向外擴散,是同時進行的兩個機構,經由計算機模擬
的結果,鎘的擴散區域甚至比汞的擴散區域還大,如此生長碲化汞鎘單晶,化學鍵結
的平衡,就不易達成,實驗顯示此疊晶層有N-P 的電性轉換,這和鍵結的平衡有關,
此 N型和P 型電性的顯示,也可以由鎘原子的向外擴散理論擭得支持,這也正是以此
法生長的碲化汞鎘內稟缺陷的來源。
跟據前人的經驗,為了要改善液相疊晶的生長結果,減少汞的逸失,避免不必要的污
染,以及避免生長後,溶液的殘留,破壞長好的單昌表面,新設計的翻轉式石英生長
腔在開管式液相疊晶生長中,成功的生長出×=0.2的碲化汞鎘疊晶層,並且利用
同一個生長腔,可立刻作原位退火(in-situ annealing )獲得高品質(在77K 下
,電子移率高達7.5×10c㎡/vs,電子濃度是10cm)大面積(
由碲化鎘基座的面積所限制)N 型的碲化汞鎘疊晶層。由生長後熔液切片的分析,也
證實這個石英生長腔的退火功能。
在碲化汞鎘的絕緣層覆蓋及退火過程研究上,本文採用光化學法生長自生氧化層,這
是一個快速乾淨的生長自生氧化層的方法,以及使用高溫快速退火的多次退火過程,
每一次退火步驟後的缺陷消除及電性測試都詳細評估,最後採用200℃/4h ,3
20℃/4min ,200℃/12h 三段退火。在作離子佈植後的加蓋退火過程中,
不但使離子佈植時所生的缺陷消除,而且使所佈植的離子電性活化(electrically a
ctivating the implantedions ),這在元件製作上,是一個很好的進展。
目錄
中文摘要
英文摘要
誌謝
圖目錄
表目錄
1. 緒論
1.1 基本特性
1.2 晶體結構
1.3 單晶生長
1.4 光電元件
1.5 熱力學性質
1.6 缺陷
2. 恆溫氣相疊晶生長
2.1 緣起
2.2 簡介
2.3 實驗過程
2.4 生長結果
2.5 分析
2.6 討論
3. 翻轉式液相疊晶生長
3.1 簡介
3.2 生長條件的選定
3.3 實驗過程
3.4 生長結果
3.5 分析
3.6 討論
4. 自生氧化層的生長
4.1 簡介
4.2 保護層的分析
4.3 實驗過程
4.4 生長結果
4.5 自生氧化層的分析
4.6 討論
5. 快速退火
5.1 簡介
5.2 退火的分析
5.3 實驗過程
5.4 結果
5.5 分析
5.6 討論
6. 結論與展望
6.1 碲化汞鎘單晶的特性及其生長
6.2 保護層的製作
6.3 展望
參考文獻
附錄
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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