采用富碲垂直液相外延技术实现了50 mm×50 mm×3高性能碲镉汞外延材料的制备.外延工艺的样品架采用了三角柱体结构, 并设计了防衬底背面粘液的样品夹具.为保证大面积材料的均匀性, 工艺中加强了对母液温度均匀性和组分均匀性的控制, 50 mm×50 mm外延材料的组分均方差达到了0.000 4, 厚度均方差达到了0.4 μm.在批量生产技术中, 加强了对单轮次生长环境的均匀性和生长轮次之间生长条件一致性的控制, 同一轮次生长的3片材料之间的组分偏差小于0.000 4, 厚度偏差小于0.1 μm, 不同生长轮次之间材料的组分之间的波动在±0.002左右, 厚度之间的波动在±2 μm左右.工艺中对碲锌镉衬底的Zn组分、缺陷尺寸和缺陷密度也加强了控制, 以控制大面积外延材料的缺陷, 晶体双晶衍射半峰宽(FWHM)小于30弧秒, 外延材料的位错密度小于1×105 cm-2, 表面缺陷密度小于5 cm-2.外延材料经过热处理后, 汞空位型的P型Hg0.78Cd0.22Te外延材料77 K温度下的载流子浓度被控制在8 ~ 20×1015 cm-3, 空穴迁移率大于600 cm2/Vs.材料整体性能和批生产能力已能满足大规模碲镉汞红外焦平面探测器的研制需求.

碲锌镉晶体是研制碲镉汞红外焦平面探测器所需的衬底材料。其制备技术由源材料合成、晶体生长、衬底加工和测试评价四个部分组成。对源材料合成工艺中的放热过程和合成料化学计量比的控制方法进行了研究。通过测量合成反应过程中石英坩埚的温度，计算了合成反应过程的放热速率。用可视监控系统观测了碲锌镉多晶合成反应的动态过程，揭示了影响合成反应速率的因素。在此基础上，用温度梯度法和定向凝固法技术实现了对合成反应速率和合成料化学计量比的有效控制。

碲锌镉（CdZnTe）是制备X 射线、?射线探测器的一种理想半导体材料。CdZnTe 欧姆接触电极是制备CdZnTe 核辐射探测器的关键技术之一。表面加工状态是影响欧姆接触性能的重要因素，文中研究了4 种表面处理工艺对Au-CdZnTe 电极接触性能的影响。研究发现对晶片表面进行溴甲醇腐蚀处理和机械化学抛光均有助于提升Au-CdZnTe 电极欧姆接触性能。对晶片进行机械化学抛光后再进行溴甲醇腐蚀处理，使用这种晶片所制备的电极具有更加优良的综合电学性能。

碲锌镉晶体中存在着各种典型晶体缺陷, 其缺陷研究一直倍受关注, X射线衍射形貌术是一种非破坏性地研究晶体材料结构完整性、均匀性的有效方法.采用反射式X射线衍射形貌术对碲锌镉衬底的质量进行了研究, 并将衬底的X射线衍射形貌与Everson腐蚀形貌进行了对比分析, 碲锌镉衬底的X射线衍射形貌主要有六种特征类型, 分别对应不同的晶体结构或缺陷, 包括均匀结构、镶嵌结构、孪晶、小角晶界、夹杂、表面划伤, 对上述特征类型进行了详细的分析.目前, 衬底的X射线衍射形貌主要以均匀结构类型为主, 划伤和镶嵌结构缺陷基本已消除, 存在的晶体缺陷主要以小角晶界为主.通过对比分析碲锌镉衬底和液相外延碲镉汞薄膜的X射线衍射形貌, 发现小角晶界等晶体结构缺陷会延伸到外延层上, 碲锌镉衬底质量会直接影响碲镉汞外延层的质量, 晶体结构完整的衬底是制备高质量碲镉汞外延材料的基础.

化学机械抛光工艺是碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride, CZT)晶体表面处理的关键技术之一。其中, 化学机械抛光液是影响晶片表面质量的重要因素。目前用于CZT晶片的抛光液主 要是依靠进口的碱性抛光液, 这严重制约了我国CZT晶体研究的发展。采用硅溶胶和次 氯酸钠(NaClO)溶液作为主要原料, 制备了碱性化学机械抛光液。然后采用该抛光液对CZT晶 片表面进行了化学机械抛光, 并对抛光表面进行了表征。实验结果表明, 抛光后晶片表 面的粗糙度小于2 nm, 因此采用硅溶胶-次氯酸钠碱性抛光液可制备出高质量的CZT抛光表面。

碲锌镉晶体中存在着各种晶体缺陷, 其中小角晶界是制约碲锌镉晶体质量的主要晶体缺陷之一。X射线衍射形貌术是一种非破坏性地全面研究小角晶界缺陷的有效方法。采用反射式 X射线衍射形貌术对碲锌镉衬底的小角晶界缺陷进行了研究, 讨论了小角晶界类型、样品扫描方向以及入射线发散度等对小角晶界缺陷的 X射线衍射形貌的影响。为全面获得小角晶界缺陷的衍射形貌, 应尽量选择宽的入射线狭缝, 对于对称倾侧晶界和扭转晶界, 应分别平行和垂直于小角晶界方向扫描。