碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料的表面钝化是红外探测器制备中的关键工艺之一。高性能MCT器件需要稳定且可重复生产的钝化表面和符合器件性能要求的界面。因此，探究MCT表面钝化技术具有重要意义。研究了MCT的分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)原位钝化与磁控溅射钝化两种钝化技术。结果表明，MBE原位钝化膜层的致密性较好，钝化层表面的缺陷孔洞较小，钝化层与MCT的晶格匹配度较好，器件流片的电流-电压(I-V)特性要优于磁控溅射正常钝化。
碲化镉 分子束外延 钝化 电流-电压特性 CdTe molecular beam epitaxy passivation current-voltage characteristics
硅与碲镉汞之间的外延碲化镉缓冲层能够减小外延过程中产生的高达107 cm-2的位错密度, 高温热退火是抑制材料位错的有效方法之一。传统的离位退火技术会导致工艺不稳定和杂质污染等, 而原位退火则可有效解决这些问题。利用原位退火技术对分子束外延生长的硅基碲化镉材料进行了位错抑制研究。对厚度约为9 m的碲化镉材料进行了6个周期不同温度的热循环退火, 并阐释了不同退火温度对硅基碲化镉材料位错的抑制效果。采用统计位错腐蚀坑密度的方法对比了退火前后材料的位错变化。可以发现, 在退火温度为520℃时, 位错密度可以达到1.2×106 cm-2, 比未进行退火的CdTe材料的位错密度降低了半个数量级。
原位退火 碲化镉 位错密度 in-situ annealing cadmium telluride dislocation density
1 中广核工程有限公司核电安全监控技术与装备国家重点实验室，广东 深圳，518172
2 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200072
3 中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料和探测器实验室，上海 200083
4 杨浦区市东医院 重症监护科室，上海 200438
5 苏州科技大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215009
6 上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院，浙江 嘉善314113
采用溅射法制备了n型碲化镉薄膜。研究了不同沉积时间制备的n型碲化镉薄膜的形貌、结构和光学性质，以及薄膜厚度和退火工艺对n型碲化镉薄膜光电化学特性的影响。实验结果表明，溅射时间为25 min的碲化镉薄膜具有较好的PEC性能。退火工艺可以提高沉积的n型碲化镉薄膜的光电化学性能。当用饱和氯化镉溶液涂覆碲化镉薄膜并在真空中400 ℃退火时，n型碲化镉薄膜的光电化学性能最佳，光电流达到301 μA/cm2。
碲化镉 溅射 光电化学 退火 CdTe sputtering photoelectrochemical annealing
1 中国建材国际工程集团有限公司，上海 200063
2 玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司，安徽 蚌埠 233000
3 中建材玻璃新材料研究院集团有限公司，安徽 蚌埠 233000
碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池凭借制备成本低、温度系数低和弱光性能优异等优势已成为目前最具潜力的薄膜太阳电池之一，且已进入产业化快速发展阶段。尤其在光伏建筑一体化领域，显示出良好的发展趋势。就近年来CdTe薄膜太阳电池基础研究和产业化技术所取得重大突破进展及产业化现状进行了概述，系统介绍了CdTe薄膜太阳电池的基本结构和工作原理，总结了近几年来国内外科研机构对各功能层的研究内容及最新进展，最后展望了CdTe电池的发展趋势和应用前景。
碲化镉 薄膜太阳电池 光电转换效率 cadmium telluride thin-film solar cells energy conversion efficiency
采用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）方法在4 in硅衬底上进行了硅基碲化镉复合衬底生长工艺研究。使用光学轮廓仪、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪等设备对碲化镉薄膜进行了测试。结果表明，碲化镉薄膜的厚度均匀性、表面粗糙度、翘曲度和半峰宽等都达到了预期标准，能为外延碲镉汞薄膜提供良好的衬底。
碲化镉 硅基 分子束外延 cadmium telluride silicon-based molecular beam epitaxy
甲胎蛋白（AFP）是常见的肝癌肿瘤标志物, 在早期诊断方面起到重要作用。 分别设计构建了磁免疫和荧光免疫传感器并将其应用于AFP的定量检测。 在磁免疫传感器中, 采用免疫磁珠代替传统固相载体, 实现了目标物的快速分离; 利用标记抗体上的辣根过氧化物酶（HRP）催化底物显色, 根据底物吸光度值的大小进行定量检测。 构建的AFP检测方法的检出限为36 ng·mL-1, 线性范围为10~80 ng·mL-1。 在荧光免疫传感器中, 将碲化镉量子点（CdTe QDs）的荧光作为信号输出, 并通过同时将多个CdTe QDs连接在纳米硅球表面实现信号放大, 通过测量量子点荧光强度实现定量检测。 该方法AFP检出限为42 ng·mL-1, 线性范围为5~150 ng·mL-1。 所设计的两种传感器均具有特异性强、 灵敏度高的特点, 为AFP的检测提供了新的思路和方法。
甲胎蛋白 磁免疫传感器 磁分离 荧光免疫传感器 碲化镉量子点 Alpha fetoprotein Magnetic immune sensor Immunomagnetic separation Fluorescent immune sensor CdTe QDs 光谱学与光谱分析
2017, 37(6): 1667
托莱多大学物理学和天文学系, 光伏创新和商业化中心, 托莱多 OH43606-3390, 美国
全球的气候变化和环境污染等问题使得人们渴求新的可再生、清洁和安全的能源。当前可再生能源仅占世界能源生产的1%。太阳能是可持续再生能源的终极能源。近年来快速发展的太阳能电池市场极大地激发了社会的关注,这主要归结于政府部门对于可再生能源的激励政策。为了保证太阳能的持续发展,必须发展新的太阳能技术使太阳能可持续以及可竞争的低成本使用。为达到上述目的,必须对当前和下一代太阳能电池技术基本科学问题,当前状态以及关键科学问题有一个清晰的认识。主要依据太阳能电池研究经历阐述太阳能电池的关键科学问题。主要包括:太阳能转换的基本原理,当前薄膜太阳能电池的发展状态和关键问题,下一代太阳能电池的主要难题,未来太阳能的可能发展方向和策略。
太阳能电池 铜铟镓硒 碲化镉 钙钛矿 solar cell CIGS CdTe Perovskite
淮南师范学院 物理与电子信息系, 安徽 淮南 232001
为了获得纳米晶之间以及单个纳米晶内部本体态至缺陷态两种能量转移在不同温度下对发光强度的影响, 测量了碲化镉纳米晶层发光光谱随温度(78～300 K)的变化情况.碲化镉纳米晶层发光光谱显示: 碲化镉纳米晶层在低温下有明显的本体(约520 nm) 和缺陷(约605 nm) 发光, 且发光强度随温度的改变呈现出不同的变化规律.在温度变化的第一阶段(78～140 K), 大尺寸碲化镉纳米晶发光效率高、表面缺陷少, 小尺寸纳米晶至大尺寸纳米晶间的能量转移使得纳米晶本体发光强度逐渐升高、缺陷发光强度迅速降低.在温度变化的第二阶段(140～300 K), 随着温度的升高, 无辐射跃迁几率的增大使得碲化镉纳米晶缺陷态和本体态发光强度均逐渐降低.因此, 能量转移仅在温度变化的第一阶段对发光强度的影响起主要作用, 在第二阶段起次要作用.为了进一步验证能量转移对发光强度的影响, 将碲化镉纳米晶用聚乙二醇包裹以减少纳米晶间的能量转移;将纳米晶层的干燥过程放在近真空环境下进行以减少单个纳米晶内部本体至缺陷态的能量转移.光谱结果显示在温度变化的第一阶段, 这两种方式下得到的纳米晶层发光强度均逐渐降低, 能量转移对发光强度的影响不再起主要作用.证实了能量转移对发光强度的影响规律的合理性.
发光学 能量转移 温度 缺陷 碲化镉纳米晶 Fluorescence emission Energy transfer Temperature Defect CdTe nanocrystals
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外材料与器件重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
前期研究采用高温热处理方法, 获得了抑制位错的最佳退火条件.通过比对实验, 发现不同衬底上HgCdTe表面的CdTe钝化层在热处理过程中对位错的抑制作用各有不同.结合晶格失配应力和热应力对不同异质结构进行理论计算, 借助X射线摇摆曲线的倒易空间分析, 解释了CdTe钝化层对HgCdTe位错抑制的影响作用.
碲镉汞 碲化镉钝化层 热退火 位错 应力 HgCdTe CdTe passivation layer thermal annealing dislocation stress
