报道了近年来昆明物理研究所在富碲水平推舟液相外延碲镉汞外延薄膜制备技术方面的进展。2019年以来, 突破了.120 mm碲锌镉晶体定向生长技术, 使碲锌镉衬底沉积相和夹杂相密度 ≤ 5×103 cm-2, 位错腐蚀坑密度(EPD)≤4.0×104 cm-2,.120 mm(111)晶圆衬底的 Zn组份分布极差 ≤0.36%。基于碲锌镉衬底技术的进步, 液相外延碲镉汞薄膜的最大生长尺寸达到了 70 mm×75 mm, 薄膜位错腐蚀坑密度均值为 5×104 cm-2, X射线双晶回摆曲线半峰宽(DCRC-FWHM)≤35 arcsec, 部分可控制到 25arcsec以下; 50mm×60 mm尺寸长波碲镉汞薄膜的厚度极差≤±1.25.m, 室温截止波长极差≤±0.1.m, 中波碲镉汞薄膜相应指标分别为 ≤±1.m、≤± 0.05.m。材料技术的进展促进了制冷型碲镉汞探测器产能提升和成本的降低, 也支撑了高性能长波/甚长波探测器、高工作温度(HOT)探测器以及 2048×2048、4096×4096等甚高分辨率高性能探测器的研制。

碲镉汞(MCT)自从问世以来一直是高端红外(IR)探测器领域的首选材料，分子束外延碲镉汞技术具有低成本异质外延、材料能带精准调控、原位成结等优势，是第三代红外焦平面陈列(FPA)器件研制的重要手段。本文报道了昆明物理研究所分子束外延（MBE）MCT薄膜技术进展，包括材料结构、晶体质量、表面缺陷、材料均匀性、掺杂浓度等参数优化控制的研究结果。异质衬底、碲锌镉衬底上MCT薄膜尺寸分别为4英寸(10.16 cm)及2.5 cm×2.5 cm，材料EPD值分别在1×106 cm-2附近及(3~30)×104 cm-2范围，表面宏观缺陷密度分别在30 cm-2附近及100~300 cm-2范围，薄膜质量与国内外先进水平相当。采用分子束外延MCT薄膜实现了2 048×2 048中波红外（MWIR）、2 048×2 048短波甚高分辨率红外（SWIR）焦平面、640×512中短双色红外（S-MWIR）、320×256中中双色红外（M-MWIR）FPA探测器的研制和验证。

该研究以提高液相外延碲镉汞材料的质量为出发点，研究液相外延生长过程中碲锌镉衬底受到高温汞蒸气影响后的变化情况，并利用光学显微镜、白光干涉仪、能谱仪等分析测试手段对碲锌镉衬底表面进行分析.研究结果表明，液相外延生长过程中，高温汞蒸气对碲锌镉衬底中表面沉淀物尺寸无明显影响，但在衬底表面发现两种类型的腐蚀点，一种是尺寸为25 μm左右的较大腐蚀点，分布较均匀；另一种是尺寸为7 μm左右的圆形腐蚀点，分布不均匀.衬底经过液相外延薄膜成核生长前的温度变化过程以及高温Hg蒸气的作用，碲锌镉衬底表面形貌呈鱼鳞状，粗糙度增大了50%以上.