【光学前沿】中国电科 11 所碲镉汞薄膜材料制备的技术进展与应用突破

    碲镉汞薄膜材料因其独特的性能而备受关注。中国电科11所在这一领域取得了显著的技术进展，让我们一同来深入了解。

    首先，在碲锌镉衬底材料制备方面，自2014年起，11所就致力于垂直梯度凝法技术路线的研究。经过不断努力，在晶体生长尺寸上实现了突破，能够批量化生产多种规格的<111>晶向碲锌镉衬底。通过一系列创新技术，如温场设计、籽晶引晶定向生长技术、双层坩埚生长体系和Cd源分压控制技术等，成功解决了组分均匀性、孪晶、热应力、位错密度、二次相夹杂等难题，同时显著提升了对衬底面型的控制能力和表面精加工质量。

    液相外延碲镉汞薄膜材料制备也成果斐然。他们采用富碲水平液相外延和富汞垂直液相外延两种薄膜生长技术，在高均匀性、低位错密度、大尺寸富碲液相外延碲镉汞材料批量制备方面取得重要进展，并且在富汞垂直液相外延双层异质结材料制备上实现突破。目前，已具备多种规格尺寸碲镉汞外延薄膜的大批量生产或小批量制备能力，在均匀性控制和位错缺陷抑制方面表现出色，双层异质结材料的各项性能指标也达到令人满意的水平。

    分子束外延碲镉汞薄膜材料制备同样成绩突出。11所已具备在3-6英寸硅（Si）衬底和50mm×50mm规格碲锌镉衬底上制备低缺陷、高均匀性碲镉汞材料的能力，有力地支撑了低成本、大面阵红外探测器的研制。特别是在高性能3英寸、4英寸硅基碲镉汞材料批量制备方面进入工程化应用阶段，6英寸硅基碲镉汞材料制备工艺也成功开发，各项性能指标表现优异。此外，还开发出了分子束外延碲锌镉基碲镉汞材料工艺，材料工艺重复性良好，性能指标达到较高水平。

    在碲镉汞红外探测器验证方面，成功研制出p-on-n碲镉汞高温工作、长波、甚长波等红外焦平面器件。基于富碲水平液相外延制备的碲镉汞能够满足1k×1k，2k×2k等大面阵红外焦平面探测器的工程化应用，硅基碲镉汞材料更是满足2.7k×2.7k、4k×4k、5.4k×5.4k、8k×8k等大面阵红外焦平面探测器的制备需求。

    中国电科11所的这些技术进展，为我国在碲镉汞薄膜材料及相关领域的发展奠定了坚实基础，也为未来的科技创新带来了更多可能。