碲锌镉衬底上中长双色红外碲镉汞分子束外延生长研究
中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展
中国电科11所碲镉汞薄膜材料制备技术进展折伟林;邢晓帅;邢伟荣;刘江高;郝斐;杨海燕;王丹;侯晓敏;李振兴;王成刚【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2024(54)4【摘要】碲镉汞材料具有响应速度快、量子效率高、带隙连续可调等优点,广泛应用于红外探测领域,本文报道了近年来中国电科11所在碲镉汞薄膜材料制备方面的技术进展。
在碲锌镉衬底材料制备方面,已突破135mm碲锌镉晶体生长技术,碲锌镉衬底平均位错腐蚀坑密度(EPD)<1×10^(4)cm^(-2),具备了80mm×80mm规格碲锌镉衬底的批量生产能力。
在液相外延碲镉汞薄膜制备方面,富碲水平液相外延碲镉汞薄膜平均位错腐蚀坑密度EPD<4×10^(4)cm^(-2),具备80mm×80mm 规格碲镉汞薄膜的制备能力;富汞垂直液相外延实现高质量双层异质结碲镉汞薄膜材料批量化制备,该种材料的半峰宽(FWHM)控制在(20~40)arcsec范围内,碲镉汞薄膜厚度极差≤±06μm。
在分子束外延碲镉汞薄膜方面,实现了6 in硅基碲镉汞材料制备,组分标准偏差≤00015,表面宏观缺陷密度≤100cm^(-2);碲锌镉基碲镉汞材料已具备50mm×50mm制备能力,组分标准偏差为0002,厚度标准偏差为0047μm。
从探测器验证结果来看,基于富碲水平液相外延碲镉汞薄膜实现了1k×1 k、2 k×2 k等规格红外焦平面探测器的工程化制备;采用双层异质结碲镉汞薄膜实现了高温工作、长波及甚长波探测器的制备;使用分子束外延制备的碲镉汞薄膜实现了27 k×27 k、54 k×54 k、8 k×8 k等规格红外焦平面探测器研制,在宇航领域有巨大的应用潜力。
【总页数】12页(P483-494)【作者】折伟林;邢晓帅;邢伟荣;刘江高;郝斐;杨海燕;王丹;侯晓敏;李振兴;王成刚【作者单位】中国电子科技集团公司第十一研究所【正文语种】中文【中图分类】TN213;O484【相关文献】1.我国碲镉汞材料和器件的现状——记1989年全国碲镉汞技术交流会2.昆明物理研究所分子束外延碲镉汞薄膜技术进展3.大尺寸碲锌镉基碲镉汞材料分子束外延技术研究4.异质衬底外延碲镉汞薄膜位错抑制技术进展5.昆明物理研究所大面积水平推舟液相外延碲镉汞薄膜技术进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
短中波双色碲镉汞红外探测器制备研究
文章编号:1672-8785(2021)02-0001-07膨中波双色(镉汞红外探测器制备研究王经纬李忠贺高达邢艳蕾王成刚(华北光电技术研究所焦平面事业部，北京100015)摘要：报道了基于分子束外延的短/中波双色碼镉汞材料及器件的最新研究进展&采用分子束外延方法制备出了高质量的短/中波双色＞镉汞材料，并通过提高材料质量将其表面缺陷密度控制在300cm=2以内。
在此基础上进一步优化了芯片制备工艺，尤其是在减小像元中心距方面作了优化&基于上述多项材料及器件工艺制备出了320X2569/：波双色＞镉汞红外探测器组件&表明,该组件的测及成像。
关键词：＞镉汞；短/中波双色；红外探测器；分子束外延中图分类号：TN213文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8785.2021.02.001Research on Fabrication of S3MW Dual-bandMCT Infrared DetectorsV\ANG Jing-wei,8Zhong-he,GAO Da,XING Yan-lei,W\NG Cheng-gang(.Department of Focal Plane Arrays,North China Research Institute ofElectro-Optics,Beijing100015,China)Abstract:The latest research progress of SQ/MW dual-band mercury cadmium telluride(MCT)materials and devices based on molecular beam epitaxy(MBE)is reported.High-quality SW/MW dual-band MCT materials are grown by the MBE method,and the surface defect density is controlled below300cm2by improving the material quality.On this basis,the chip fabrication process is further optimized,especially in terms of reducing the pixel pitch.A320X256SW/MW dual-band MCT infrared detector assembly is fabricated based on the a-bove-mentionedvariousmaterialanddeviceproce s es1Theresultsshowthatthetestperformanceandimaginge f ectofthea s emblyaregood1Key words:HgCdTe；SW/MW dual-band；infrared detector；molecular beam epitaxy0引言随着红外探测器应用范围的不断扩展和红外隐身技术水平的日益提高，人们期望在更为复杂的背景及环境下实现高精度的高速红外探测，同时提高识别准确率。
工作在中红外波段的集成双色HgCdTe探测器性能和分子束外延生长
工作在中红外波段的集成双色HgCdTe探测器性能和分子束外延生长Raja.,RD;贡树行【期刊名称】《红外》【年(卷),期】1999(000)006【摘要】第一次报导了HgCdTe双色探测器的性能和它的分子束外延生长材料,这种器件能同时探测4.1μm和4.5μm的辐射。
在原位进行掺杂的器件具有n-p-n 结构,是由分子束外延技术在(211)BCdZnTe衬底上生长出来的。
在X射线摆动曲线极大值的半高处、具有全宽度所显示出来的代表性结构是40-60arc-s。
在这些结构中,典型的近表面腐蚀坑密度是(4-7)×10~6cm^(-2)。
器件是以台面二极管的形式制作的,电极做到两个n型外延层和一个p型外延层上,以便使两个p-n结能同时工作。
这种器件的光谱响应特性在两个波段能突然开启和关闭,77K的R_oA>5×~5Ωcm^2。
探测器在两个波段的量子效率均>70%。
【总页数】8页(P8-15)【作者】Raja.,RD;贡树行【作者单位】不详;不详【正文语种】中文【中图分类】TN215【相关文献】1.中波双色光伏型HgCdTe红外探测器模拟研究 [J], 徐向晏;叶振华;李志锋;陆卫2.集成式HgCdTe红外双色探测器列阵 [J], 叶振华;吴俊;胡晓宁;巫艳;王建新;丁瑞军;何力3.波段外10.6 μm激光辐照中红外PV型HgCdTe光电探测器机理分析 [J], 李莉;陆启生4.室温中红外HgCdTe光导探测器响应率的温度特性 [J], 冯国斌;张检民;杨鹏翎;王群书;安毓英5.GaAs／GaAlAs中红外量子阱探测器和双色量子阱红外探测器 [J], 张耀辉;江德生;夏建白;刘伟;崔丽秋;杨小平;宋春英;郑厚植;周增圻;林耀望因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
在Si和Ge衬底上用分子束外延生长HgCdTe
在Si和Ge衬底上用分子束外延生长HgCdTe
傅祥良
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2005(000)009
【摘要】在当前大规模红外焦平面器件的研制中,高性能器件的制备需要高质量、大面积、组分均匀的碲镉汞材料.衬底和外延材料的晶格失配导致了大量的位错增殖,严重影响红外焦平面器件的工作性能.本文对各种衬底进行了比较,并对Si基和Ge基上的外延碲镉汞材料的生长工艺及性能进行了调研和评价.
【总页数】7页(P19-24,48)
【作者】傅祥良
【作者单位】中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083
【正文语种】中文
【中图分类】TN2
【相关文献】
1.Si（111）和Si（100）衬底上AlN薄膜的激光分子束外延生长特征 [J], 李雪飞;谢尚昇;何欢;符跃春
2.在Ge衬底上MBE生长HgCdTe和CdTe（331）B [J], 青春
3.SIMOX上分子束外延生长Si／Ge0.5Si0.5应变层超晶格的TEM研究 [J], 倪如山;朱文化;林成鲁
4.图形化Silicon-on-Insulator衬底上分子束外延生长可动GaN微光栅的研究
[J], 吕凡敏;李佩;王永进;胡芳仁;朱闻真
5.Si衬底上的HgCdTe光伏探测器 [J], 龚谈民
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碲镉汞分子束外延材料生长工序简介
碲镉汞分子束外延材料生长工序简介碲镉汞（HgCdTe）分子束外延（MBE）材料即在分子束外延系统中生长的HgCdTe薄膜材料。
全世界商用的分子束外延系统有多个公司的多种型号，但基本配置大同小异。
这里介绍法国Riber公司的RIBER 32P 3英寸分子束外延系统，该套系统主要由一个预处理室、一个过渡室、一个生长室组成。
预处理室用于完成衬底的进样和预先除气；过渡室用于样品的传递或暂存；在生长室中则主要完成样品的高温脱氧、缓冲层的生长和HgCdTe薄膜材料的外延。
进样室和过渡室采用溅射离子泵，真空度可以达到10-10Torr。
由于Hg材料的特殊性质，生长室的真空靠低温泵和冷阱来维持，外延生长时真空度保持在10-9Torr 的水平。
生长室的装置如图1所示，主要包括束源炉、液氮冷却系统、衬底加热装置、真空检测系统以及束源炉和衬底的温度监测控制系统。
样品架具有旋转机构，以保证外延材料组分和厚度的均匀性，其中心位置装有非接触式测温热电偶，另外在样品架的对面装有红外辐射测温仪用的窗口。
在生长过程中主要依靠热电偶和红外测温仪进行精确的衬底温度测量。
样品的装片方式采用3英寸无In衬底架，由于衬底为红外透明材料，测温仪受到衬底加热器的热辐射干扰，无法获得衬底材料表面的真实温度，这时介于样品和加热器之间的热电偶测量信号将发挥重要的温度测量和指导温度控制的作用。
生长所用的主要源材料为高纯的Hg(7N)，Te(7N)，CdTe(7N)。
超高真空环境结合高纯源材料，保障2了其他材料杂质含量较少，避免了引入不必要的杂质掺杂。
图1 生长室装置示意图HgCdTe外延材料的生长工艺分子束外延生长工艺按时间顺序可以主要分为三个部分：衬底的预处理，装片工艺，HgCdTe生长条件的控制，后道工艺和材料评价。
每一部分又由许多道更小的工序步骤组成。
●衬底处理工艺一般包括衬底的选片、抛光、清洗、腐蚀等环节，根据衬底材料的不同其处理方式也有一定区别。
碲锌镉衬底表面在碲镉汞液相外延工艺中的热腐蚀效应
Ｊ． Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｍｉｌｌｉｍ． Ｗ ａｖｅｓ
Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１８
文章 编 号 ：１００１—９０１４（２０１８）叭 一００９２—０６
ＤＯＩ：１０．１１９７２／ｊ．ｉｓｓｎ．ｉ００ｌ一９０１４．２０１８．０１．０１７
ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＥＤＳ）．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＣＺＴ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｓｕｆｆｅｒｅｄ ｔｈｅ
Ｈ ｇ ｖａｐｏｒ ｄｕｒｉｎｇ ＬＰＥ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｈ ｇ ｖａｐｏｒ ｈａｓ １１０ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ ＣＺＴ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｓｕｒｆａｃｅ． Ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ Ｈｇ ｅｒｏｓｉｏｎ ｄｅｆｅｃｔｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｏｎ ＣＺＴ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ａｆｔｅｒ Ｈ ｇ ｖａｐｏｒ ｔｒｅａｔｍ ｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｏｎｅ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｌａｒ ｇｅ ｄｅｆｅＣｔ ｔｈａｔ ｈａｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ２５ ｉｘｍ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ．ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｉＳ ｓｍ ａ１． １ｅｒ ｓｉｚｅ ｏｆ ７ ｉｘｍ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍ ｏｒｅ．ｆｉｓｈ ｓｃａｌｅ ｌｉｋｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍ ｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｎ ＣＺＴ ｓｕｂｓｔ ｒａｔｅ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ａｆｔｅｒ Ｈｇ ｖａｐｏｒ ｔｒｅａｔｍ ｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｕｒｉｎｇ ＬＰＥ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆＨｇＣｄＴｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈ—
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍ ｓ：Ｓｕｐｐｏａｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ ９７３ Ｆｏｕｕｄａｔｉｏｎ （６１３￥ ）
Si基复合衬底碲镉汞液相外延技术的研究
Ｓ 基复合衬底碲镉汞液相 外延 技术 的研究 ｉ
周立庆 ， 刘兴新 ， 巩 锋， 史文均
（ 华北光电技术研究所 ， 北京 １０ １ ） ００ ５
摘 要 ： 文章报道 了采用 ｓ 基复合衬底 ， ｉ 利用液相 外延方法成功进行 中波碲镉汞薄膜 生长的 情况， 并且采用 ｘ光双 晶衍 射、 ｘ光形貌、 红外付立 叶光谱仪等手段对碲镉汞薄膜进 行 了表 征。ｓ 基复合衬底碲镉汞外延膜 晶体结构为单 晶， ｉ 并且它的双 晶衍 射半 峰值接近国外同类产
Ｈ
一
Ｃｄ Ｔ ｅ ｉ ｙ ｒ ａ ｃ ａ ａ ｔｒｚ ｄ ｅ ｐ ｌ ｅ ｗ ｓ ｈ ｃｅ ｉｅ ｗｉ Ｘ－ ｙ ｉ ｒ ｃｉ ｎ， Ｘ— ｙ ｏ ｏ ｒ ｐ ｙ ｎ 兀 １ ａ ｒ ｔ ｈ ｒ ｄｆ ａ ｔ ａ ｏ ｒ ｔ ｐ ｇ ａ ｈ ａ ｄ ａ Ｒ， Ｔ ｅ Ｐ ＭＷ ｈ Ｌ Ｅ
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Ｋ ｙｗ ｒｓ Ｈ Ｃ Ｔ ；Ｌ Ｅ； ｉｃｎｃｍ ｏｉ ｕ ｓ ａ ｓ ｅ ｏｄ ： ｇ ｄ ｅ Ｐ ｓｉｏ ｏ ｐ ｓｅｓｂｔ ｔ ｌ ｔ ｒｅ
１ 引 盲
发展 。
随着红外焦平面技术 的飞速发展 ， 第二代焦平 面阵列的实用化 （Ｎ、２ ２６元 等） ４ ３０× ５ 和第三代大 规格的碲镉汞焦平 面阵列 （０４×１２ １２ ０４元 、 ４ ２ ８× ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ｅ ｇ ｏ ｅ ｕｔ ｏ Ｐ ｓ ｒ ｃ ：ｎ ｔ ｅ ａｔ ｌ ｈ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ ｆＬ Ｅ ＭＷ ｌ Ｃ ｅ ｏ ｉ ｃ ｎ ｃ ｍｐ ｓｔ ｕ ｓ ａｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ，Ｔ ｅ ｉ Ｈｇ ｄ Ｔ ｎ ｓｌ ｏ ｏ ｏ ｉ ｓ ｂ ｔ ｔｓ ｉ ｒ ｓ ｎｅ ｉ ｅ ｒ ｈ
碲锌镉衬底国产研磨料的研究
碲锌镉衬底国产研磨料的研究黄颖璞;孙士文【摘要】针对原有国产碲锌镉衬底加工磨料粒度分布不均匀、存在异常大颗粒等问题,根据重力沉降原理,对国产磨料进行分级处理,将分级处理后的国产L、M类磨料与进口Logitech磨料进行磨抛对比实验,结果表明:与进口磨料相比,国产-M磨料去除速率大约提高了27％,研磨后晶片表面波纹度Wa值和凹坑面积占比降低,晶片表面质量提高,可替代进口的Logitech磨料.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P19-21)【关键词】CdZnTe晶体;机械研磨;磨料【作者】黄颖璞;孙士文【作者单位】上海市闸北第八中学,上海 200435;中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083【正文语种】中文外延碲镉汞（HgCdTe）薄膜是目前制备高性能红外焦平面器件的最佳材料，而优质衬底是生长优质HgCdTe薄膜的基础。
碲锌镉（CdZnTe，简称CZT）晶格常数可通过调整Zn含量来改变，能与HgCdTe晶格常数做到完全匹配，并且其化学性能与HgCdTe十分相近，因此是液相外延碲镉汞（HgCdTe）薄膜的首选衬底材料[1]。
此外，CZT单晶体探测器室温下具有分辨率高、无需液氮冷却、体积小以及携带方便等特点，在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理及医学等领域具有巨大应用前景[2-4]。
CZT晶片表面质量对其应用效果有着重要影响。
研磨减薄是CZT衬底加工的主要工序之一，也是提高CZT晶片表面质量必经工序。
CZT软而脆，传统研磨、机械抛光等方法易在其表面产生划伤和颗粒嵌入，降低磨抛液质量。
目前，研磨CZT 晶片的磨料几乎完全依赖于进口，中科院上海技术物理研究对CZT进行机械研磨时，使用的是由英国Logitech公司提供的3μm的Al2O3磨粒配制的磨抛液，效果良好，适于批量生产。
为打破进口研磨料垄断地位，降低生产成本，研发适合CZT衬底加工的国产专用研磨料具有重要意义。
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碲锌镉衬底上中长双色红外碲镉汞分子束外延生长研究杨春章;覃钢;李艳辉;李达;孔金丞【摘要】Results are reported on the molecular-beam epitaxial (MBE) growth of a dual-band HgCdTe (MCT) structure. The structures were designed for a mid/long(M/L)-wavelength infrared detector, grown at 180℃ on (211)B-oriented CdZnTe substrates. Growth details including substrate deoxidation, growth temperature, and buffer layer are also reported. The surface quality, defect quantity, compositional uniformity, thickness uniformity, composition profile and crystal quality were analyzed and tested using phase contrast microscopy, scanning electron microscopy, Fourier-transform infrared transmission, secondary-ion mass spectroscopy and X-ray diffraction rocking curve. The surface defect was less than600cm-2, the com positional uniformity was≤0.001 and thickness uniformity was≤0.9μm, the XRD FWHM shows a 65arcsec result, all indicating good surface and crystal quality for our dual-band MBE MCT.%报道了使用分子束外延(Molecular beam epitaxy,MBE)技术,在(211)B碲镉汞(CdZnTe,CZT)衬底上生长中长波双色碲镉汞(HgCdTe,MCT)薄膜材料,生长温度为180℃,研究了双色碲镉汞薄膜材料衬底脱氧技术、分子束外延薄膜生长温度与缓冲层生长等关键技术,实现了中长波双色碲镉汞薄膜生长,外延薄膜采用相差显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、二次离子质谱仪(SIMS)及X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表面缺陷、厚度、组分及其均匀性、薄膜纵向组分以及晶体质量进行了表征,表面缺陷数量低于600 cm-2,组分(300 K测试)和厚度均匀性分别为?x≤0.001、?d≤0.9μm,X-Ray双晶衍射摇摆曲线FWHM=65 arcsec,得到了质量较高的中长波双色碲镉汞薄膜材料.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】碲锌镉;中长波双色;碲镉汞;分子束外延【作者】杨春章;覃钢;李艳辉;李达;孔金丞【作者单位】昆明物理研究所,云南昆明 650223;昆明物理研究所,云南昆明650223;昆明物理研究所,云南昆明 650223;昆明物理研究所,云南昆明 650223;昆明物理研究所,云南昆明 650223【正文语种】中文【中图分类】TN3040 引言1959年 Lawson发明了碲镉汞（Hg1－xCdxTe或MCT）红外材料。
碲镉汞是一种闪锌矿结构、禁带宽度连续可调的直接带隙三元化合物半导体。
改变组分x，其带隙满足 1～3 μm、3～5 μm 和 8～14 μm 三个大气窗口的红外探测 [1-3]。
碲镉汞材料制备技术中分子束外延（MBE）技术因其超高真空环境、低温生长、灵活的原位掺杂、陡峭界面和组分梯度的多层膜结构生长等优点成为下一代碲镉汞红外焦平面最有希望的“柔性”制造技术之一[4-5]。
在科技发展与军事应用需求的推动下，碲镉汞红外探测器在基础理论研究、材料制备、器件成型工艺等方面也得到了很大的提高。
目前，碲镉汞红外探测器正朝着大面阵、双色多色、超光谱、高帧频、高工作温度（HOT）及单光子探测（SPD）等具有复杂结构的高性能的第三代红外探测器发展。
碲镉汞双色红外焦平面探测器作为典型的第三代红外探测器是由两个不同波段响应的光电二极管在探测芯片纵向上叠加集成的，从而极大地拓展了对目标的识别能力和抗干扰能力，相比单色探测器而言具有更高的探测灵敏度。
自20世纪80年代以来，随着分子束外延技术的成熟，双色多色碲镉汞在国际上得到了欧美等发达国家的重点发展，在材料能带设计、材料制备、器件工艺和测试分析等方面取得了丰硕的成果[6-9]。
本文采用尺寸为20 mm×25 mm的(211)B晶向CZT衬底进行了中长波（中波x ＝0.31，λc＝4.8 μm；长波 x＝0.23，λc＝9.44 μm（77 K））双色碲镉汞薄膜的MBE生长技术研究，并报道了320×256规模中/长波双色红外焦平面探测器的成像演示结果。
1 薄膜生长结构薄膜材料的生长结构如图1所示。
图1 MBE中长双色碲镉汞薄膜材料结构Fig.1 Corss-section schematic forM/L-wavelength dual-bandHgCdTe光子吸收与吸收层厚度满足如下关系：式中：α、d分别为吸收系数和吸收层厚度。
吸收层越厚，光响应越强；但光生载流子与p-n结的距离增加，扩散到p-n结形成光电流的概率下降。
中波和长波碲镉汞材料具有不同的吸收系数，波长越长，吸收系数越小。
如图2所示为理论计算中波和长波峰值吸收的光子透射率和吸收层厚度的关系曲线。
考虑光子的充分吸收以及光生载流子能够充分地扩散到p-n结区；同时，长波吸收层对中波具有光响应，因此需要兼顾器件的相对光谱串音。
鉴于此，本文中设定了中波层的生长厚度约为8 μm，长波层的厚度设定为9 μm。
中长波双色器件采用纵向叠加方式，即两个波段的二极管纵向叠加在一起，因此在两个二极管中间需要一个高组分的Barrier隔离层将二者分隔开以免形成电学串扰，Barrier层的生长厚度约1 μm。
碲镉汞外延完成后，在原生长温度下沉积一层单晶高组分层，用于保护碲镉汞材料的表面，Cap层生长厚度约为500 Å。
图2 光子透射率随吸收层厚度变化拟合曲线Fig.2 Transmission spectra of M/L-wavelength dual-band as a function of absorber layer thickness2 实验碲镉汞材料的生长在 Riber MBE 32p系统上进行，CZT(211)B衬底采用机械抛光＋机械化学抛光＋化抛3步工艺进行表面处理，处理完毕后衬底采用铟粘接的方式固定在钼盘上。
采用钼盘背部热电偶接触式测温的方法进行PID温度控制。
衬底由装载腔室传入生长腔，经350℃脱氧5 min，然后在180℃生长MCT薄膜，脱氧及生长过程根据RHEED线条的变化来监控。
材料生长结束，采用金相显微镜（OLYMPUS MX61L）观察样品表面并统计表面宏观缺陷，傅里叶变换光谱仪（EQUINOX 55型）进行红外透过测试，X射线衍射仪（M18XHF22X型）进行双晶迴摆曲线半峰宽（FWHM）测试，扫描电子显微镜（SEM，FEI公司的NOVA NANOSEM 200型）分析薄膜材料各层厚度。
3 结果及讨论3.1 CZT(211)B衬底处理衬底表面粗糙度对分子束外延碲镉汞薄膜晶体质量有着重要的影响。
通过改进磨抛处理工艺来降低CZT(211)B衬底粗糙度，具体过程包括如下3步：机械抛光、机械化学抛光和化抛。
机械抛光使用浓度为3%的0.3 μm直径Al2O3悬浊液和1%的0.05 μm直径Al2O3悬浊液去除衬底表面大的划痕，机械化学抛光通过优化抛光液及抛光参数，尽可能地消除由于机械抛光带来的衬底表面凸起，最后化抛形成清洁表面。
如图 3所示为工艺改进前后 CZT(211)B样品的AFM 测试结果，衬底在改进磨抛工艺后，表面状况得到较大改善，衬底表面平整度及表面粗糙度都有所提高，在4 μm×4 μm范围内表面粗糙度从4.2 nm减小到0.97 nm。
图3 CZT(211)B表面AFM测试Fig.3 The AFM characterization of theCZT(211)B surface3.2 衬底脱氧及生长过程CZT衬底传入生长腔后需要通过高温脱氧去除材料表面的氧化层，脱氧结束后降温到180℃的HgCdTe生长温度，然后生长HgCdTe。
脱氧及生长过程根据反射式高能电子衍射（RHEED）线条的变化来控制，如图4所示，(a)为CZT脱氧结束后RHEED线条，(b)为HgCdTe生长初始阶段RHEED线条，(c)为HgCdTe层生长稳定后的RHEED线条。
图4 CZT脱氧后及MCT生长过程中的RHEED线条Fig.4 The RHEED pattern revolution during MBE growth of MCT on CZT3.3 生长温度、组分和界面控制采用MBE技术生长碲镉汞薄膜，其生长温区非常狭窄，最佳生长温度在180±1℃。
生长温度偏高容易造成薄膜生长表面缺Hg呈岛状生长模式，而生长温度偏低又容易造成表面富Hg出现孪晶。
本文中采用基于钼盘背部热电偶接触式测温进行温度反馈的方式进行PID自动控温。
同时，采用红外测温仪对样品的生长表面进行温度监测。
图 5所示为双色碲镉汞生长过程的温度变化曲线。
初始阶段，由于发射率变化，红外测温仪的结果有大波动，生长一段时间以后发射率逐渐稳定下来从而使得生长表面温度精确控制在±1℃以内。
材料的组分和界面的控制对器件的性能有着重要的影响。
本文中所生长双色器件共有中长波段两个吸收层，中间还有一个隔离层，各层的组分值x均不一样。
在MBE的生长过程中，采用了两个不同温度的CdTe源快门同步切换来实现各层组分和生长界面的精确控制。
如图6所示为材料解理面的扫描电子显微镜（SEM）图，各层之间界面清晰。
同时，根据图4所示温度曲线可知，快门切换过程中生长温度并未出现大的波动。
图5 碲镉汞薄膜生长时热电偶与红外测温仪温度曲线Fig.5 The growth temperature of HgCdTe film measured by thermocouple and pyrometer图6 MBE中长波双色碲镉汞薄膜SEM图像Fig.6 SEM characterization of M/L-wavelength dual-band HgCdTe grown by MBE3.4 薄膜晶体质量1）表面形貌利用金相显微镜（OLYMPUS MX61L）观察材料的表面，放大倍数为200×，并选取了9个视场对材料表面宏观缺陷进行统计。