简答题

晶体碲镉汞是一种连续固溶体半导体,是目前最重要的红光探测器件材料,请从结构上分析碲镉汞作为探测器 材料的优势和缺点。

正确答案

碲镉汞(MCT)是一种连续固溶体半导体,是目前最重要的红光探测器件材料,它由碲,镉,汞三种元素组成, 化学计量式为Hg1-xCdxTe,物理性质随组份X可连续地从金属性变为半导性,其禁带宽度从HgTe的负值过渡到CdTe的正值,可随意改变材料的能隙宽度,X=0.17时为0eV,X=1时为1.6eV,为直接跃迁型半导体.是继硅,砷化镓之后第三代半导体中最有前途和应用最广泛的光电子材料之一。 碲镉汞探测器1959年,英国Lawson等首先制成可变带隙Hg1-xCdxTe固溶体合金,提供了红外探测器设计空前的自由度。
碲镉汞有三大优势:
1)本征激发、高的吸收系数和高的量子效率(可超过80%)且有高的探测率;
2)其最吸引人的特性是改变Hg、Cd配比调节响应波段,可以工作在各个红外光谱区段并获得最佳性能。而且晶格参数几乎恒定不变,对制备复合禁带异质结结构新器件特别重要;
3)同样的响应波段,工作温度较高,可工作的温度范围也较宽;
4)介电常数小等有利于探测器性能。
晶体碲镉汞材料的缺点:
(1)高Hg压使大直径晶体生长困难,晶格结构完整性差;
(2)重复生产成品率低。薄膜材料的困难在于难以获得理想的CdZnTe衬底材料。
优质碲镉汞材料制备困难、均匀性差、器件工艺特殊,成品率低,因而成本高一直是困扰碲镉汞的主要障碍。但迄今还没有一种新材料能超过碲镉汞的优点。为满足军事应用更高的性能要求,碲镉汞仍然是首选探测器。

答案解析

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