Cd1-xMnxTe的晶体生长、性能表征及In掺杂研究

论文摘要

Cd1-xMnxTe晶体材料是一种稀释磁性半导体材料（Diluted Magnetic Semiconductors，简称DMS）。它是由于磁性过渡族金属离子Mn2+部分取代了Ⅱ—Ⅵ族化合物CdTe中的Ⅱ族非磁性阳离子Cd2+而得到的。Cd1-xMnxTe晶体材料具有特殊的磁学和磁光性质，可以用于磁场传感器、光学隔离设备、法拉第旋转器和高效太阳能电池等中。Cd1-xMnxTe晶体还可以作为外延生长HgCdTe和HgZnTe的衬底材料。Cd1-xMnxTe晶体被认为是一种良好的X射线和γ射线探测器材料，与其它常用的探测器材料相比，具有一定的优势。因此它具有广泛的应用前景，这就使得Cd1-xMnxTe单晶的生长显得尤为重要。 本文采用垂直布里奇曼法生长Cd1-xMnxTe晶体，通过精确控制晶体生长参数，成功得到了单一相的Cd1-xMnxTe晶锭。采用不同的分析手段研究了晶体的结晶质量、成分分布、电学性能和光学性能。并通过缺陷腐蚀的方法，研究了Cd1-xMnxTe晶体内存在的位错、孪晶、Te夹杂等微观缺陷，并分析了缺陷的形成机理。 在Cd1-xMnxTe晶体生长过程中，由于Cd的蒸气压较高，导致一部分Cd挥发，使晶体内产生大量的Cd空位，从而降低了晶体的电阻率，影响了该材料作为探测器材料的应用。我们通过采用In掺杂的办法来减小Cd空位所带来的负面效应，从而改善Cd1-xMnxTe晶体的性能。并通过拟合得到In在晶体生长过程中的分凝系数为0.075，且In掺杂的晶体红外透过率随着掺杂浓度的增加而降低等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1-xMn_xTe晶体的性质'>1.2 Cd_1-xMn_xTe晶体的性质
• 1-xMn_xTe的晶体结构和能带结构'>1.2.1 Cd_1-xMn_xTe的晶体结构和能带结构
• 1.2.2 CdTe-MnTe伪二元相图
• 1-xMn_xTe晶体的光学性质'>1.2.3 Cd_1-xMn_xTe晶体的光学性质
• 1-xMn_xTe晶体的电学性质'>1.2.4 Cd_1-xMn_xTe晶体的电学性质
• 1-xMn_xTe晶体的磁学和磁光性能'>1.2.5 Cd_1-xMn_xTe晶体的磁学和磁光性能
• 1-xMn_xTe晶体的缺陷'>1.2.6 Cd_1-xMn_xTe晶体的缺陷
• 1-xMn_xTe晶体的生长方法'>1.3 Cd_1-xMn_xTe晶体的生长方法
• 1.3.1 液封提拉法
• 1.3.2 布里奇曼法
• 1.3.3 移动加热法
• 1-xMn_xTe'>1.3.4 Te溶液生长Cd_1-xMn_xTe
• 1.4 本文研究内容
• 本章参考文献
• 1-xMn_xTe的晶体生长工艺'>第二章 Cd_1-xMn_xTe的晶体生长工艺
• 2.1 坩埚的设计与处理
• 2.1.1 坩埚的性质
• 2.1.2 坩埚的设计
• 2.1.3 坩埚清洗
• 2.2 碳膜的制备
• 2.3 配料与封管
• 2.4 摇炉合料
• 2.5 晶体生长
• 2.5.1 温度场的设计原则
• 0.8Mn_0.2Te晶体生长控温程序的设定'>2.5.2 Cd_0.8Mn_0.2Te晶体生长控温程序的设定
• 2.5.3 晶体生长的温度梯度、生长速度与过热度
• 2.6 晶体处理和加工
• 本章小结
• 本章参考文献
• 0.8Mn_0.2Te晶体的质量评定和性能测试'>第三章 Cd_0.8Mn_0.2Te晶体的质量评定和性能测试
• 3.1 晶体的宏观质量分析及切片
• 3.2 晶体中Mn的成分分布
• 3.3 晶体结构测试
• 3.4 晶体的结晶质量
• 3.5 晶体的缺陷分析
• 3.5.1 位错
• 3.5.2 Te夹杂相
• 3.5.3 孪晶
• 3.6 晶体的红外透过率
• 3.7 晶体的I-V特性
• 本章小结
• 本章参考文献
• 1-xMn_xTe的晶体In掺杂'>第四章 Cd_1-xMn_xTe的晶体In掺杂
• 1-xMn_xTe的晶体生长'>4.1 掺In Cd_1-xMn_xTe的晶体生长
• 0.8Mn_0.2Te:In晶体的结构表征'>4.2 Cd_0.8Mn_0.2Te:In晶体的结构表征
• 0.8Mn_0.2Te中的分布'>4.3 In在Cd_0.8Mn_0.2Te中的分布
• 4.4 掺In晶体的电阻率
• 0.8Mn_0.2Te晶体的红外透过率'>4.5 掺In Cd_0.8Mn_0.2Te晶体的红外透过率
• 本章小结
• 本章参考文献:
• 结论
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢