李毅何篙易新建
(昆明物理研究所昆明650223)
摘要利用x射线光电子谱(xps)对hgcdte表面氧化特性进行了研究，对不同工艺过程中
的hgcdte表面进行了测量、分析，结果表明啼福汞表面的自身氧化与工艺密切相关，说明
hgcdte表面钝化前的预处理直接影响钝化层/hgcdte的界面特性.
pacc:7280e, 8160，7960
1引言
在hgcdte红外探测器的制造工艺中，要求对这种窄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它表面沾污.
hgcdte光伏探测器阵列是红外焦平面的核心，目前，hgcdte光伏探测器阵列大多采
用n+ p结平面工艺技术，这种以p型hgcdte材料为基础的器件结构，表面钝化的质量和
效果直接与hgcdte表面的自身氧化层密切相关.尤其以绝缘或半绝缘介质作为钝化层的
钝化工艺中，hgcdte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，最终影响光伏探测器阵列的光电性能、成品率、可靠性.本文利用x射线光电子谱
(xps)对hgcdte光伏探测器工艺过程中的hgcdte表面进行了测量、分析，结果表明
hgcdte表面的自身氧化与工艺密切相关，说明钝化前的表面预处理在hgcdte光伏探测
器阵列的制造工艺中显得非常重要.
厂2实验过程
本研究所用的hg,一二cd.te材料采用布里奇曼方法制备，材料的化学配比为x=
0. 205mo1.晶片经低温退火后，最终将其变形为p型，随后分割成若干小片.为了更好地研
究hgcdte的表面氧化特性，所有分割的小片都严格按照hgcdte红外探测器的制造工艺
制备，以真实地获取不同工艺过程中的hgcdte表面氧化状态.具体的工艺过程和处理条
件加下:(1)样品a }r a1,0,磨抛后。用右机溶剂和类离子7k严格清洗.(2)样品b多
a120。磨抛后，再用氧化镁精细磨抛，最后用有机溶剂和去离子水严格清洗.(3)样品c4
样品d经a1203磨抛和氧化镁精细磨抛后，再用澳一无水乙醇溶液((3oobr2)腐蚀，最后用刁
机溶剂和去离子水严格清洗.(4)样品e经a120。磨抛和氧化镁精细磨抛后，用嗅一无水c
醇(3 yo br,)腐蚀，随后用有机溶剂和去离子水严格清洗，经高纯氮气吹干后立即进入射频牺
射真空室，在其表面溅射淀积400nm的zns膜层.上述样品均在室温下的超净环境中完成
制备好的样品经高纯氮气吹干后立即进入xps样品分析室.
本文中的xps谱都是在ph15500esca系统上采集的，用alka和mgka辐射为光。
子激发源(能量分别为hi) =1486. 6ev和hv=1253. 6ev)，通能为58. 7ev，入射角为450,
样面积为800f.m直径的斑点，采样时样品分析室的真空度保持在5x1。一“pa.谱仪经纯乍
cu3p3/2 (75. lev), culmm (334. 9ev)和cu2p3/2 (932. 7ev)谱峰校正，取cls峰的结合育
284. 8ev对表面电荷效应引起的结合能位移进行校正.
3结果分析与讨论
所有样品经扫描谱确认其表面不含其它元素(如br, n, cl等)，对每个样品都采委
hg4f,cd3d,te3d,ols和cls的光电子谱，并用cls峰对表面电荷效应引起的化学位移j2
行校正.
3.1样品e1和样品b的xps测量结果
图1和图2分别为在样品a和样品b表面上所采集的hg4f,te3d,cd3d,ols光电任
谱，通过对比可以看出，两者相对应的谱及峰位几乎一致，说明样品a和样品b的表面状a
极为相似.图1和图2的te3d5,2为双峰，峰位结合能为572. 7ev和575. 8ev，其中，结合育
为572. 7ev的峰对应于hgcdte中的啼(te，结合能为575. 8ev的峰对应于氧化状态白
蹄(teox ).由于te和teo二有较明显的化学位移，可用来评价hgcdte表面受氧化的程度.月
高斯曲线对ols谱进行拟合，可以得到两个分离的峰，峰位结合能分别为531. 4ev不
532. 6ev.其中结合能为532. 6ev的氧峰对应于表面上的物理吸附氧(如氢一氧或碳一氧g
族)，结合能为531. 4ev的氧峰主要为hgcdte表面氧化物的氧.在te3d5/:的化学位移中
te与te。二的化学位移为3. lev，该化学位移由电荷转移效应引起，使hgcdte表面te的召
态由te。变为te+0，根据标定结合能可以确定hgcdte表面的氧化物主要是te02['].由弓
hg和cd的化学位移极小，说明hgcdte表面含hg和cd的氧化物较少.
3.2样品c和样品d的xps测量结果
图3和图4分别为在样品c和样品d表面上所采集的hg4f, te3d , cd 3d和ols的劲
电子能谱，通过对比可以看出，虽然两者的峰位一致，但峰的幅度有很大差异.
对图中的hg4f,te3d,cd3d,ols谱进行分析得出，结合能为100. 6ev和104. 6ev分另
对应hg4f7,2和hg4f5,z，这与hgcdte中hg的峰位相比有一很小的化学位移，其化学成交
为hg0或hg的化合物.结合能为405. 3ev和412. 2ev分别对应cd3d5,z和cd3d3,2，它if
均为hgcdte中受氧化的cd或其它cd的化合物.结合能为572. 8ev和583. oev分别又
应te3dsiz和te3d3,z，它们均有伴峰.从te3d5;z的光电子能谱分析，得出结合能为572. 8e}
对应