Stoichiometric annealing and electrical properties of Hg0.8Cd0.2Te grown by solid state recrystallization

TLDR: In this paper, a stoichiometric annealing treatment is proposed for removing the tellurium precipitates from Hg0.8Cd0.2Te crystals grown by solid state recrystallisation.

Abstract: A stoichiometric annealing treatment is proposed for removing the tellurium precipitates from Hg0.8Cd0.2Te crystals grown by solid state recrystallisation. The fact that the chemical potential of tellurium decreases with increasing x in Hg saturated Hg1−xCdxTe is high-lighted and utilized in evolving the treatment. An Hg–Hg0.7Cd0.3Te source is used for annealing the bulk grown Hg0.8Cd0.2Te wafers. The annealing was carried out isothermally first at 420 °C and subsequently at 260 °C. Because of the retrograde solubility of Te in MCT the Te microprecipitates are partly dissolved back into the matrix at 420 °C and the remaining excess of Te is driven out into the ambient under the chemical potential gradient provided by the source. The proposed treatment almost completely eliminates the wafer-to-wafer and batch-to-batch variation in electrical properties of the low-temperature annealed Hg0.8Cd0.2Te crystals. Es wird ein stoichiometrisches Temperverfahren vorgeschlagen zur Beseitigung von Te-Prazipitaten in Hg0.8Cd0.2Te-Kristallen, die durch Festkorper-Rekristallisation hergestellt worden sind. Die Abnahme des chemischen Potentials des Tellurs mit wachsendem x in Hg-gesattigtem Hg1−x · CdxTe wird zur Optimierung des Verfahrens genutzt. Verwendet wird eine Hg-Hg0,7Cd0,3Te-Quelle zur Temperung der Hg0,8Cd0,2Te-Proben. Die Temperung erfolgt isothermisch zunachst bei 420 °C und danach bei 260 °C. Wegen der rucklaufigen Loslichkeit des Te in MCT werden die Te-Prazipitate bei 420 °C wieder partiell in der Matrix gelost, und der verbleibende Te-Uberschus wird durch den chemischen Potentialgradienten, der durch die Quelle aufrecht erhalten wird, in die Umgebung herausgetrieben. Das vorgeschlagene Verfahren eliminiert fast vollstandig die Schwankungen von Scheibe zu Scheibe und von Charge zu Charge in den elektrischen Eigenschaften der bei tiefen Temperaturen getemperten Hg0,8Cd0,2Te-Kristalle.