金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法

摘要

本发明涉及一种金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法。本发明利用探测器用碲锌镉晶体材料尺寸要求，采用环体材料的线型电极制备不同间距的传输环，并结合化学沉积金电极的灵活性及与碲锌镉良好的欧姆接触特性，有效避免样品台面和电极接触的余量引入寄生电阻，同时仍然可利用简易的线性传输模型计算模型进行数据处理，而且测得的接触电阻率更全面地反映体材料各个面的表面状态对接触电阻率的影响。

权利要求

1.一种金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.抛光：首先用颗粒分别为1.0、0.3、0.1μm的水洗氧化铝抛光液对碲锌镉晶片依次机械抛光至表面平整，无划痕与拉丝，然后超声清洗，并在N2气氛下吹干；

b.腐蚀：将上述经抛光、清洗处理后的晶片放置于腐蚀液中，进行表面化学处理；腐蚀液为含有5％Br2的甲醇溶液及含有2％Br2、20％乳酸的乙二醇溶液，两次化学处理的时间共为4分钟；将完成腐蚀后的晶片在甲醇中清洗多次以去除表面残余的Br2；

c.制备金电极：利用蓝膜制作不同间距环体材料的掩膜保护，贴覆在碲锌镉晶片表面，在氮气环境下，在暴露的碲锌镉晶片利用AuCl3溶液化学沉积相同尺寸的金电极，并进行适度退火工艺；

d.测试数据：测试不同间距间的IV曲线并非线性拟合，判断符合良好欧姆特性，获取电阻Rtot与间距d的线性关系曲线，采用origin线性拟合公式Rtot＝2Rc+Rsh·Ln/W；曲线获取截距值和斜率，两者接触电阻值(Rc)和材料薄层电阻(Rsh)有关，W为环材料电极周长，根据ρc

2 2

≈ RcW/Rsh，得出金电极与碲锌镉的接触电阻率值ρc。

说明书

金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法。属于研究碲锌镉金半欧姆接触的性能改进的测试方法，用于光电导型碲锌镉探测器制备与性能测试。

背景技术

[0002] 半导体材料碲锌镉(CdZnTe或CZT)因其高的平均原子序数、高电阻率、良好的载流子传输性能、以及室温下性能优良等优点，已经广泛运用于核医学成像、天体物理、安全检查等研究领域，是目前最有前途的室温x射线、γ射线探测器材料之一。然而想要制备出性能良好的CZT核辐射探测器经常受制于晶体生长的质量，此外金属电极与CZT表面的接触也是影响晶体电学性能测试结果和器件性能的关键问题，其重要性不亚于晶体材料性能对器件的影响。通常情况下，会使用I‑V特性曲线来表征金半接触质量，当电流、电压满足近似线性关系时，表明是良好的欧姆接触，但I‑V特性对欧姆接触质量的好坏表征还不能够满足精确测量的要求，而接触电阻率ρc(Specific ContactResistance)可作为定量反映金属电极与半导体材料之间欧姆接触质量的重要参数。用来测试欧姆接触电阻率传统并且成熟的测试模型是矩形传输线模型(TLM)，但该模型的缺点之一是，由于光刻水平的局限，样品的宽度和金属接触电极的宽度很难做到完全一致，不可避免的会由样品台面和电极接触的余量引入寄生电阻。另外就是为了与周围环境绝缘，样品需要进行台面腐蚀，制备工艺流程也比较复杂。随后提出圆环传输线模型(CTLM)的制备工艺，可以免除台面腐蚀工艺和接触余量值的影响。然而圆环传输线模型数学推演计算很复杂，在数据处理方面会带来很大的难度，而且在计算过程中忽略了金属层的薄层电阻，只在金属薄层电阻很小或接触电阻率很大时，实验结果才是有可靠性的。

发明内容

[0003] 本发明目的在于提供一种表征金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的新方法，用于研究探测器用碲锌镉晶体金半欧姆接触性能以及晶体表面状态，有利于光电导型碲锌镉晶体探测器的研制。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的测试方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

[0006] a.抛光：首先用颗粒分别为1.0、0.3、0.1μm的水洗氧化铝抛光液对碲锌镉晶片依次机械抛光至表面平整，无划痕与拉丝，然后超声清洗，并在N2气氛下吹干；

[0007] b.腐蚀：将上述经抛光、清洗处理后的晶片放置于腐蚀液中，进行表面化学处理；腐蚀液为含有5％Br2的甲醇溶液及含有2％Br2、20％乳酸的乙二醇溶液，两次化学处理的时间共为4分钟；将完成腐蚀后的晶片在甲醇中清洗多次以去除表面残余的Br2；

[0008] c.制备金电极：利用蓝膜制作不同间距环体材料的掩膜保护，贴覆在碲锌镉晶片表面，在氮气环境下，在暴露的碲锌镉晶片利用AuCl3溶液化学沉积相同尺寸的金电极，并进行适度退火工艺；

[0009] d.测试数据：测试不同间距间的IV曲线并非线性拟合，判断符合良好欧姆特性，获取电阻Rtot与间距d的线性关系曲线，采用origin线性拟合，拟合公式为：Rtot＝2Rc+Rsh·Ln/W；曲线获取截距值和斜率，两者接触电阻值(Rc)和材料薄层电阻(Rsh)有关，W为环材料电2 2
极周长，最后换算出金电极与碲锌镉的接触电阻率值ρc，ρc≈RcW/Rsh。

[0010] 由于探测高能粒子的需要，碲锌镉晶体制备探测器时要有一定的厚度，因此采用环体材料的线型电极，并结合化学沉积金电极的灵活性和欧姆特性，提出一种表征金电极与碲锌镉晶片接触电阻率的新方法，不仅可以有效避免样品台面和电极接触的余量引入寄生电阻，同时仍然可利用简易的TLM计算模型进行数据处理，而且该方法测得的接触电阻率可以更全面地反映体材料每个面的表面状态信息，更有利于光电导型碲锌镉晶体探测器的研制。

[0011] 本发明的特点是利用探测器用碲锌镉晶体材料尺寸要求，采用环体材料的线型电极制备不同间距的传输环，并结合化学沉积金电极的灵活性及与CZT良好的欧姆接触特性，有效避免样品台面和电极接触的余量引入寄生电阻，同时仍然可利用简易的TLM计算模型进行数据处理，此外该方法测得的接触电阻率可以全面地反映体材料各个面的表面状态对接触电阻率的影响。

[0012] 本发明的优点是在测试方法消除了台面余量的影响，同时操作工艺和数据计算较为简便，并且反映的材料表面信息更全面。

附图说明

[0013] 图1环碲锌镉晶体的线型金电极结构：(a)立体图及测试示意图；(a)图下方图为结构剖面图；

[0014] 图2不同间距环体材料Au电极与P‑CdZnTe接触IV曲线及其非线性拟合结果。表明化学沉积AuCl3电极与CZT表面形成良好接触。

具体实施方式

[0015] 利用化学沉积的方法在处理后的CZT表面制备环体材料的线型电极，并测试不同间距电极间电流，根据传输线模型理论计算得出金电极与碲锌镉晶片接触电阻率，其电极结构和测试电路路参照图1：

[0016] a.抛光：首先用颗粒分别为1.0、0.3、0.1μm的水洗氧化铝抛光液对P型碲锌镉晶片依次机械抛光至表面平整，无划痕与拉丝，然后超声清洗，并在N2气氛下吹干；

[0017] b.腐蚀：将上述经抛光、清洗处理后的晶片放置于腐蚀液中，进行表面化学处理；腐蚀液为含有5％Br2的甲醇溶液及含有2％Br2、20％乳酸的乙二醇溶液，每次化学处理的时间分别为2分钟；将完成腐蚀后的晶片在甲醇中清洗多次以去除表面残余的Br2；

[0018] c.制备金电极：将抛光腐蚀处理后的CZT晶片，尺寸为1cm×4cm×1mm，在N2气氛下吹干后，首先将制作好宽度为2mm的蓝膜掩膜贴敷在CZT表面，电极间距为1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，6mm，排尽蓝膜下得气泡，然后放入AuCl3溶液中，保证溶液完全浸没晶片，2分钟后取出晶片并用在真空烘箱内退火烘干15min；

[0019] d.测试数据：采用探针盒检测不同间距间的IV曲线，获取电阻Rtot与间距d的线性关系曲线，采用origin线性拟合，拟合公式为：Rtot＝2Rc+Rsh·Ln/W，曲线获取截距值与斜2 2
率，最后换算出ρc，ρc≈RcW/Rsh。