液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征，并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束（Focused Ion Beam，FIB）将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜，统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系，因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。
液相外延 碲镉汞 碲锌镉 缺陷 LPE HgCdTe CdZnTe defect
北京石油化工学院新材料与化工学院，北京 102617
研究双轴应变对单层CdZnTe半导体材料电子特性与光学性能的影响，可为制备光学性能优异的CdZnTe器件提供理论支持。本文采用Material Studio 软件构建单层CdZnTe模型，并在其(100)和(010)方向上施加应变。基于密度泛函理论的第一性原理模拟计算了单层双轴应变对单层CdZnTe带隙、载流子有效质量、迁移率和介电常数等性能的影响。结果表明，拉伸和压缩应变均能减小单层CdZnTe的带隙，且双轴应变可有效调控单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率和介电常数。与拉伸应变相比，相同大小的压缩应变对单层CdZnTe性能的调控更加明显。随施加双轴压缩应变的增大，单层CdZnTe的带隙值逐渐减小，CdZnTe半导体吸收光的波长范围得到提高，单层CdZnTe的载流子有效质量、迁移率总体呈下降趋势，介电常数实部逐渐下降，虚部逐渐上升，意味着单层CdZnTe的金属性增强，光学性能提高。
第一性原理 带隙 双轴应变 载流子有效质量 介电常数 CdZnTe CdZnTe first-principle band gap biaxial strain effective mass of carrier dielectric constant
碲锌镉(Cd1-xZnxTe, 简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料, 因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注, 在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶最有前景的方法之一。晶体生长过程中, 合适的温场是获得优质晶体的前提条件。本文使用Fluent软件对电阻加热式THM生长CZT单晶生长系统展开热场研究, 首先建立描述系统热输运的物理和数学模型, 提出一种设立控温点的逆模拟方法解决了加热器功率并非既定值的模拟难点, 设定功率分别为225.6、343.7、1 045.9、92.5、199.6 W的5个加热器情况下的炉内温场计算值与实验测量值有了较好的吻合。进而研究加热器与炉膛管距离、散热区宽度等炉膛结构对坩埚内CZT原料区温度分布的影响。研究结果表明, Canthal炉管与加热器间距离由5 mm增大至10、15 mm后, 最高温度减小3.7％、5.6％, 散热区宽度由30 mm增大至50、80 mm后, 熔区宽度分别减小32.7％、50.0％。
碲锌镉晶体 移动加热器法 半导体 数值模拟 热场 炉膛结构 CdZnTe crystal traveling heater method semiconductor numerical simulation thermal field furnace structure
中国原子能科学研究院 核安全研究所北京 102413
康普顿成像技术是近年新兴的一种辐射热点定位技术，其无需准直，视野广，效率高，应用前景广阔。针对核设施热点定位需求，采用两块像素型碲锌镉（Cadmium Zinc Telluride，CZT）探测器，基于专用读出芯片（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）的读出电子学系统，结合列表模式期望最大化极大似然（List-mode Maximum Likelihood Expectation Maximization，LM-MLEM）图像重建算法研制了一套双层分离式康普顿相机。采用137Cs点源对该系统的成像性能开展了实验测试，并对探测器层间距、吸收层面积等成像性能影响参数展开了优化研究，最后通过移动探测器的测量位置实现了对放射源的远场三维成像功能测试。该系统优势在于其结构可调性，探测器成本低，读出电子学相对简单，成像视野范围宽于传统γ相机，测试结果表明：系统的能量分辨率约为3%（FWHM@662 keV），能确定5 m外的137Cs点源三维位置信息，优化后的系统前锥角θ和侧向方位角φ的角分辨率约为10°。
康普顿相机 热点成像 碲锌镉探测器 Compton camera Hot spot imaging CdZnTe detector
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。
液相外延 碲锌镉衬底 碲镉汞薄膜 liquid phase epitaxy (LPE), CdZnTe substrate, HgCd
中国电子科技集团公司第十一研究所，北京 100015
碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越，是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式，其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后，其加工难度也随之上升，易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究，深入分析了面积大于50 cm2的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中，不同参数对抛光质量的影响，通过模拟并优化晶片运动轨迹，优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数，实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工，对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。
碲锌镉 双面抛光 抛光效率 表面平整度 粗糙度 宽禁带半导体 CdZnTe double sided polishing polishing speed surface flatness roughness wide band gap semiconductor
作为碲锌镉衬底表面加工的重要工序, 化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的加工效果决定了碲锌镉衬底的表面质量和生产效率。抛光液是CMP的关键影响因素之一, 直接影响衬底抛光后的表面质量。对碲锌镉衬底CMP工艺使用的抛光液进行了研究, 探究了以二氧化硅溶胶和过氧化氢为主体的抛光液体系在不同pH值、不同磨料浓度下对衬底抛光表面质量和去除速率的影响。结果表明, 使用改进后的抛光液体系对碲锌镉衬底进行CMP, 能够在获得超光滑表面的同时实现高效率加工, 为批量化制备高表面质量的碲锌镉衬底奠定了良好基础。
碲锌镉 化学机械抛光 磨料浓度 pH值 CdZnTe chemical mechanical polishing abrasive concentration pH value
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
研究了碲锌镉衬底（111）晶面的不同极性对水平推舟液相外延生长碲镉汞薄膜的影响。实验结果显示，（111）A面碲锌镉衬底水平液相外延生长碲镉汞薄膜材料组分和厚度均与常规（111）B面碲锌镉衬底碲镉汞薄膜材料相当；碲镉汞母液在采用（111）A面、（111）B面衬底进行液相外延生长的碲镉汞薄膜上接触角分别为50±2°和30±2°，结合微观模型分析确认碲镉汞母液在碲镉汞薄膜（111）A面存在更大的表面张力；观察并讨论了（111）A面碲镉汞与（111）B面碲镉汞薄膜材料表面微观形貌的差别；实验获得的（111）A面碲镉汞薄膜XRD半峰宽为33.1arcsec。首次报道了（111）晶面选择对母液残留的影响，研究结果表明，采用（111）A面碲锌镉衬底进行碲镉汞水平推舟液相外延生长，能够在不降低晶体质量的情况下，大幅减小薄膜表面母液残留。
Hg1-xCdxTe晶体 CdZnTe衬底 液相外延 （111）A面 （111）B面 Hg1-xCdxTe crystal CdZnTe substrate LPE （111）A surface （111）B surface
重庆邮电大学 光电学院/国际半导体学院， 重庆 400065
采用0.35 μm CMOS工艺，设计了一种用于CdZnTe探测器的16通道高速前端读出电路。整体电路由16个模拟通道、偏置模块和逻辑控制模块组成，每个通道包括电荷敏感放大器、漏电流补偿电路、成形器、基线保持电路、峰值检测保持电路和时间甄别器。分析了高入射频率下主要电路模块的性能及通道的读出时序。仿真结果表明，本前端读出电路的输入能量范围为29~430 keV@1~15 fC，每个通道功耗小于1.8 mW，等效噪声电荷为87.6e-，最大能补偿的漏电流为50 nA，达峰时间为150 ns，通道增益为50 mV/fC，非线性小于1%，最高注入频率为500 kHz。
前端读出电路 CdZnTe探测器 高速 单光子发射计算机断层成像 front-end readout circuit CdZnTe detector high speed SPECT
北京石油化工学院新材料与化工学院, 北京 102617
采用磁控溅射法在ITO玻璃上制备了CdZnTe薄膜, 探究机械磨抛对CdZnTe薄膜阻变特性的影响。通过对XRD图谱、Raman光谱、AFM显微照片等实验结果分析阐明了机械磨抛影响CdZnTe薄膜阻变特性的物理机制。研究结果表明, 磁控溅射制备的薄膜为闪锌矿结构, F43m空间群。机械磨抛提高了CdZnTe薄膜的结晶质量; CdZnTe薄膜粗糙度(Ra)由磨抛前的3.42 nm下降至磨抛后的1.73 nm; 磨抛后CdZnTe薄膜透过率和162 cm-1处的类CdTe声子峰振动峰增强; CdZnTe薄膜的阻变开关比由磨抛前的1.2增加到磨抛后的4.9。机械磨抛提高CdZnTe薄膜质量及阻变特性的原因可能是CdZnTe薄膜在磨抛过程中发生了再结晶。
磁控溅射 机械磨抛 粗糙度 表面缺陷 阻变特性 再结晶 CdZnTe CdZnTe magnetron sputtering mechanical grinding and polishing roughness surface defect resistive switching characteristic recrystallization
