MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c Â \ ¥ ¤V R Ë

(1)

MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c Â \ ¥ ¤V R Ë

"

k6 04 w H · » ç ¡# Ü

ô

Ç ª @ / < Æ § F « Ñ/ B N < Æõ , " fÖ ¦ 133-791

Ngoc-Tu Lanh · ». > ç ¡ ^∗ · " k ç ¡r )

ô

Ç² D G õ < Æl Õ ü t ½ ¨" é ¶ ~ Ã Ì} l Õ ü t ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 136-791 (2002¸ 12 Z 4 23{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

MOVPE ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð & h ü @ y t è 6 x HgCdTe \ x ~ Ã Ì} ` ¦ GaAs l ó ø Í0 A\ $ í © r ~ ´ M : H

© H ë H ] j& h × æ_ H ~ Ã Ì} ³ ð \ + þ A$ í ÷ & H Z } É r hillock x 9 ¸s . Cd/Te_ ] tì rÖ ¦ s MOVPE Z O

Ü ¼ Ð $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì} ³ ð _ hillock x 9 ¸\ p u H % ò ¾ Ó\ ' a # ½ ¨ % i . $ í © ) a ³ ð _ hillock x 9 ¸ Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ ß ¼> _ > r % i Ü ¼ 9 : £ ¤ y Cd-õ â Ä º hillock_ x 9 ¸ ß ¼> 7

£

x % i . Cd/Te ] t ì rÖ ¦ \ É r hillock x 9 ¸_ _ > r$ í É r Cd-precursor ü < Hg_ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð [ O

" î ÷ &% 3 Ü ¼ 9 Cd/Te_ ì rÖ ¦ s 0.84 H~ ½ Ó â Ä º $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì} ³ ð _ hillock x 9 ¸ H ∼150 cm

⁻²

Ü ¼ Ð © ¤ .

PACS numbers: 85.60.G

Keywords: HgCdTe, MOVPE, Hillock

I. " e Â ] Ø

Hg

1−x

Cd

x

Te H ¸$ í x\ ¦ or ( Ü ¼ Ð+ \ -t ½ × ¼ Ì

ss −0.3 eV\ " f 1.6 eV t o÷ & H Ó ü t| 9 Ð ¦$ í 0 p x_

&

h ü @ y t è \ V , o 6 x ¦ e [1]. & ³F 6 x ÷ &

¦ e H & h ü @ y t è H @ /Â Òì r 2 " é ¶ C \ P _ í& h

è (forcal plane arrays ; FPAs) Ð ½ ¨ & ³ ¦ e Ü ¼ 9, s

\ ¦ 0 AK " f H y è _ l F g < Æ& h : £ ¤$ í s ç H{ 9 #

Ù ¼ Ð @ / & h ¦ç H| 9 ¸_ HgCdTe $ í © s 9 כ ¹ >

)

a . HgCdTe \ x ~ Ã Ì} É r liquid phase epitaxy(LPE) [2], metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) [3], molec- ular beam epitaxy(MBE) [4] 1 p x_ $ í © ~ ½ ÓZ O ` ¦ : x # % 3

#

Q . s M : 6 x ÷ & H l ó ø ÍÜ ¼ Ð H HgCdTe ü < © Ã º

q 5 p wô Ç CdTe < Ê É r CdZnTe F « Ñ\ ¦ V , o 6 x ¦ e

. Õ ª Q CdTe, CdZnTe_ â Ä º @ / & h _ é # Qo é ß

&

ñ J ?s ( \ ¦ % 3 l # Q 9Ö ¦ ÷ rë ß m s q

H é ß & h ` ¦ t ¦ e . " f GaAs, Si 1 p x` ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð

6 x H MBE , MOVPE ~ ½ ÓZ O ` ¦ & h & h Ü ¼ Ð ñ ¦ e

. s Qô Ç ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x s : r& h Ü ¼ Ð þ j& h o ) a 8

£

x ½ ¨ ¸_ ~ Ã Ì} ` ¦ ô Ç _ $ í © Ü ¼ Ð ] j ¸ 0 p x .

MOVPE Z O Ü ¼ Ð s $ § 4 ô Ç @ / & h _ HgCdTe \ x

~ Ã Ì} ` ¦ $ í © ½ + É M : l ó ø ÍÜ ¼ Ð H GaAs\ ¦ Å Ò Ð 6 x ¦

∗

E-mail: [email protected]

e

. s â Ä º © ë H ] j ÷ & H כ É r $ í © ) a \ x ~ Ã Ì} _ ³ ð \ µ 1 ÏÒ q t H Ã º µm & ñ ¸ ß ¼l _ hillocks [5].

s

Qô Ç hillock É r è ] j / B N& ñ \ " f ¾ º[ O À Ó_ " é ¶ s

| ¨

c ÷ r m â Ä º\ " f H è ] j ^ Ô ¦ 0 p x

> ) a . s Qô Ç hillock_ µ 1 ÏÒ q t" é ¶ É r HgCdTe ~ Ã Ì} _

$ í

© íl ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í s { 9 # Q t · ú § ¤ ì ø Í6 £ x$ í s y

© ô Ç Cd MO-sourceü < Hg s _ ì ø Í6 £ x 1 p x` ¦ [ þ t Ã º e

. & ³F t Ð ¦ ) a hillock` ¦ ] j l 0 Aô Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼

Ð H $ í © íl \ ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í s { 9 # Q ¸2 ¤ l ó ø Í_ ~ ½ Ó 0

A\ ¦ s » 1 Ïr v H ~ ½ ÓZ O [6]õ $ í © \ l ó ø Í³ ð ` ¦ I-7 á ¤

"

é

¶ è\ ¦ í < Ê H Ã º6 xÓ o\ { Õ ª H ~ ½ ÓZ O [7–9] 1 p x s e .

¢

¸ô Ç Hg x 9 Cd source_ ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç hillock_ µ 1 Ï Ò q

t` ¦ % 3 ] j l 0 AK " f Cd source Å Ò{ 9 ' a` ¦ Hg ü < þ j@ /ô Ç ì

r o r v H ~ ½ ÓZ O [7] 1 p x s Ð ¦÷ & ¦ e .

: r ½ ¨\ " f H 0 A\ " f / å Lô Ç hillock` ¦ ] j# Q l 0 A ô

Ç ~ ½ ÓZ O s ü @\ , MOCVD Ð GaAs l ó ø Í 0 A\ HgCdTe ~ Ã Ì }

` ¦ $ í © r ~ ´ M :, Cd- èÛ ¼ x 9 Te- èÛ ¼_ ] tì rÖ ¦ \

$ í

© ) a \ x ~ Ã Ì} _ hillock x 9 ¸\ ' a # ¶ ú ( R Ð ¦

%

i . 7 £ ¤, Te- õ ¸| x 9 Cd-õ ¸| \ " f $ í © ) a ~ Ã Ì }

_ hillock x 9 ¸\ ¦ ¦¹ 1 Ï < ÊÜ ¼ Ð+ þ j& h _ $ í © ¸| ` ¦ ½ ¨

¦ % i . Ö ¦ Q Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ É r $ í © 5 Å q ¸ x 9

³ ð + þ A © _ ' a$ í \ ' a # ¶ ú ( R Ð ¤ .

-108-

(2)

Õ

ªa Ë > 1. Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a > h| Ä Ì ¸.

II. ÷ m Ç] M öU ê s0 n É

Thomas Swan \ " f ] j ô Ç Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a d MOVPE

© q \ ¦ s 6 x # interdiffused multilayered pro- cess(IMP) ~ ½ Ód Ü ¼ Ð Hg

1−x

Cd

x

Te(x .

=0.2 ∼0.3) ~ Ã Ì}

`

¦ $ í © % i [5]. IMP ~ ½ Ód s ê ø Í, Ã º Ñ þ nm ¿ ºa _ CdTe x 9 HgTe 8 £ x` ¦ §@ / Ð $ í © # $ í © × æ < Ê É r $ í

© Ê ê \ P % o \ ¦ : x K " f Ð S X í ß s { 9 # Q ¸2 ¤ # ç H { 9

ô Ç ¸$ í ` ¦ t H Hg

1−x

Cd

x

Te + þ A$ í ÷ & ¸2 ¤ H

~

½ ÓZ O s . ¸$ í _ ç H{ 9 $ í ` ¦ ¾ Ó © r v l 0 AK " f r d

<

É

Ê susceptor\ ¦ 6 x % i . l ó ø ÍÜ ¼ Ð H (001) \ " f

<110> ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 4

^◦

# Á # Qè ß GaAs J ?s ( \ ¦ 6 x % i .

MO- èÛ ¼ Ð H dimethyl cadmium(DmCd), diisoprophyle telluride(DiPTe)` ¦ 6 x % i Ü ¼ 9, Hg / B N/ å L" é ¶ Ü ¼ Ð H Hg

^ \ ¦ Ã º& ñ Ðà Ô\ Z ~ ¦ \ P H ~ ½ Ód ` ¦ × þ % i .

Õ

ªa Ë > 1 É r : r z ´+ « >\ 6 xô Ç Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a_ > h| Ä Ì ¸s .

GaAs l ó ø Í É r ì ø Í6 £ x ' a \ © { 9 ÷ &l ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í ` ¦ 0 A

# KOH Ã º6 xÓ oÜ ¼ Ð [ j' % i . s Ê ê l ó ø Í` ¦ | 9 è

Ð | ¸ô Ç 7 £ ¤ r ì ø Í6 £ x ' a \ V , ¦ 385

^◦

C \ " f 20ì rç ß \ P [ j '

Ê ê 320

^◦

C Ð : r ¸\ ¦ ? /§ 4 . s : r ¸\ " f DiPTe\ ¦ ì ø Í 6

£

x ' a \ f Ë 9Å Ò# Q Te 8 £ x` ¦ + þ A$ í Ê ê r $ í © : r ¸ 380

◦

C Ð 5 p x : r # 5 µm ¿ ºa _ CdTe ! Q( 8 £ x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê CdTe, HgTe\ ¦ ° ú 9 $ í © % i .

Õ

ªa Ë > 2. CdTe x 9 HgTe $ í © Å Òl \ " f Ä »5 Å q_ ¸d & h

o.

Õ

ªa Ë > 2 H GaAs l ó ø Í` ¦ s 6 xô Ç CdTe ¢ - aØ æ8 £ x x 9 HgCdTe ~ Ã Ì} _ IMP ~ ½ Ód $ í © \ " f, CdTe x 9 HgTe $ í © Å

Òl \ ì ø Í6 £ x ' a ? /_ Ä »5 Å q` ¦ ¸d & h Ü ¼ Ð · p כ s .

¢ -

aØ æ8 £ x CdTe\ ¦ $ í © ½ + É M : ì ø Í6 £ x ' a ? /_ Hg-bath H \ P t

· ú § É r © I Ð Õ ª 7 £ x l · ú É r B Ä º & h Ü ¼ 9 Cd, Te- èÛ ¼\ ¦

í < Ê H s 5 Å x Ã º èÛ ¼_ Ä »5 Å q[=( Ä »| ¾ Ó/é ß 0 A & h )/é ß 0 A r

ç ß ] É r 15 cm/sec Ð % i . s Ê ê IMP HgCdTe\ ¦ $ í

© ½ + É M : H Hg-bath\ ¦ 310

^◦

C Ð \ P # Hg_ 7 £ x l · ú

`

¦ ß ¼> % i . s M : HgTe $ í © Å Òl \ " f H Cd- èÛ ¼

\

¦ é ß % i Ü ¼ 9, ì ø Í6 £ x ' a ? /_ Ä »5 Å q` ¦ 6.5 cm/sec Ð ;

;y f Ë 9º ¡ § Ü ¼ Ð+ Hg-bath\ " f 7 £ xµ 1 Ï ) a Hg l ó ø Í\ Q Á

º H r ç ß ` ¦ ß ¼> K Å Ò% 3 . ì ø Í \ CdTe $ í © Å Òl \

"

f H r Ä »5 Å q` ¦ ß ¼> % i .

Hg

1−x

Cd

x

Te_ ¸$ í x H IMP ~ ½ Ód \ " f HgTe 8 £ x õ CdTe 8 £ x_ ¿ ºa \ ¦ ¸] X # ] j# Q % i . $ í © s 7 á x « Ñ

)

a Ê ê, $ í © : r ¸(380

^◦

C) \ " f 10 ì rç ß ¸$ í ç H| 9 o\ ¦ 0 A ô

Ç u ´a A` ¦ ' % i . $ í © ) a ~ Ã Ì} _ ¸$ í É r © : r \ " f

Õ

ªa Ë > 3. (a) Cd/Te-soure_ ª \ É r ³ ð + þ A © _

o; (a) Cd/Te=0.63 (b) Cd/Te=0.84 (c) Cd/Te=0.94

(d) Cd/Te=1.16, (b) (c) ³ ð ` ¦ S X @ /ô Ç hillock .

(3)

Õ

ªa Ë > 4. Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ $ í © ) a CdTe ¢ - aØ æ8 £ x x 9 HgCdTe ~ Ã Ì} _ # 4 > h F g < Æ & ³p â .

FTIR` ¦ 8 £ ¤& ñ # è ß cut-off © Ü ¼ ÐÂ Ò' > í ß

%

i [10]. ~ Ã Ì} _ ³ ð + þ A © É r F g < Æ & ³p â Ü ¼ Ð ' a¹ 1 Ï % i

.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í ß e È º

: r ¸\ É r DMCd x 9 DIPTe_ 7 £ x l · ú É r y y 6 £ §

Õ

ªa Ë > 5. HgCdTe ~ Ã Ì} _ FTIR È Òõ / B G .

õ

° ú s ³ ð & ³ ) a .

DmCd[(CH

3

)

2

Cd]; LogP (mmHg) = 7.764 − 1850/T (K) DiP T e[(C

₃

H

₇

)

₂

T e]; LogP (mmHg) = 8.288 − 2309/T (K) 0

A_ d ` ¦ l ï r Ü ¼ Ð DmCd x 9 DiPTe_ Ä »| ¾ Ó` ¦ & ñ

%

i . Õ ªa Ë > 3 É r Te-source_ ª ` ¦ ì r{ © 2×10

⁻⁴

mol Ð { 9

&

ñ > % i ` ¦ M : Cd_ ª \ $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì} _ ³ ð + þ A © ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . s M : ³ ð + þ A © \ " f Ð s

H É r & h [ þ t s x p × ¼ + þ AI _ hillocke ` ¦ ¦C Ö ¦_ F

g < Æ & ³p â ` ¦ : x K ' a¹ 1 Ï½ + É Ã º e (Õ ªa Ë > 3_ (b)). Õ ªa Ë >

É r hillock x 9 ¸ Cd/Te_ ì rÖ ¦ \ ß ¼> _ > r ¦ e 6 £ §` ¦

´

ú K Å Ò ¦ e . Te-õ ¸| Ü ¼ Ð # t H Cd/Te ] tì r Ö

¦ s 0.84 (b)\ " f hillock_ x 9 ¸ © ± ú É r ³ ð + þ A

© ` ¦ % 3 % 3 Ü ¼ 9 s Ê ê Cd ª s 7 £ x / å L y hillock_ x 9

¸ 7 £ x % i .

Õ

ªa Ë > 4\ " f H Cd/Te ] tì rÖ ¦ s o½ + É M : $ í © ) a CdTe

¢ -

aØ æ8 £ x õ HgCdTe ~ Ã Ì} _ ¿ ºa o\ ¦ Ð# Å Ò ¦ e . Õ ª a Ë

>_ z ´+ « > ¸| \ " f ¢ - aØ æ8 £ x Ü ¼ Ð $ í © ) a CdTe_ ¿ ºa H t

5 Å q& h Ü ¼ Ð 7 £ x H כ Ü ¼ Ð Ð Te-õ ¸| \ " f $ í

© ÷ &% 3 6 £ §` ¦ · ú Ã º e . 7 £ ¤, hillock x 9 ¸ þ j è ÷ & H

&

h

& ñ Cd/Te ] tì rÖ ¦ É r Te- õ _ © I e ` ¦ · ú Ã º e .

HgCdTe ~ Ã Ì} ? /\ " f_ CdTeü < HgTe_ $ í © 5 Å q ¸ H $ í

© ) a HgTe x 9 CdTe ~ Ã Ì} _ ¸$ í õ $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì }

_ ^ ¿ ºa ÐÂ Ò' ½ ¨½ + É Ã º e . Õ ªa Ë > 5 H $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì} _ © : r \ " f FTIR È Òõ / B G ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e

. Õ ªa Ë >_ È Òõ / B G \ " f Ðs H ç ß [ O Á º] ( H, HgCdTe

~ Ã

Ì} õ GaAs l ó ø Íç ß _ Ï ã J] X Ö ¦ s \ _ ô Ç כ Ü ¼ Ð s Ð Â

Ò' ^ ~ Ã Ì} _ ¿ ºa \ ¦ A _ d Ü ¼ Ð ½ ¨½ + É Ã º e .

d(µm) = 1 × 10

⁴

(2n · ∆K)

⁻¹

Õ

ªa Ë > 6. Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ É r hillock density ü < CdTe

$ í

© 5 Å q ¸_ o.

(4)

Õ

ªa Ë > 7. Cd/Te ì rÖ ¦ s 1 ¸| \ " f $ í © ) a HgCdTe

~ Ã

Ì} _ ³ ð + þ A © .

#

l " f d H HgCdTe_ ¿ ºa , n É r Ï ã J] X Ö ¦, ∆K H

1 l x Ã º(cm

⁻¹

) Ð · p ç ß [ O Á º] (_ ç ß s . ô Ç

¼ #

, IMP(Interdiffused Multilayered Process) ~ ½ Ód _ MOVPE $ í © Z O \ " f Hg

¹−x

Cd

x

Te ~ Ã Ì} _ ¸$ í x H A

_ d Ü ¼ Ð Å Ò# Q .

; t

CdT e

ü < t

HgT e

H HgCdTe \ " f $ í © ) a CdTe x 9 HgTe_ ¿ ºa

x = t

_{CdT e}

t

CdT e

+ t

HgT e

" f FTIR Û ¼& 7 à Ô! 3 _ cut-off © 8 £ ¤& ñ ` ¦ : x # ½ ¨ ô

Ç Hg

₁_−x

Cd

x

Te_ ¸$ í xü < ¿ ºa ÐÂ Ò' IMP HgCdTe

~ Ã

Ì} $ í © r CdTe x 9 HgTe_ $ í © 5 Å q ¸\ ¦ ½ ¨½ + É Ã º e

.

Õ

÷

&# Q t ë ß # l " f H s Ð ç ß É r 0.84 H~ ½ Ó\

"

7 £

"

f í o ÷ &% 3 . ¢ ¸ô Ç ³ ð _ hillock x 9 ¸ H CdTe_ $ í

º e .

s

?

^◦

C Ð Z } > Ä »t ÷ & ¦ e Ü ¼ 9 é ß t ì ø Í 6

£

` ¦ % 3 ] j ¦ % i Ü ¼ ¢ - a y Hg_ Ä »{ 9 ` ¦ C ] j t

H 3 l wô Ç כ Ü ¼ Ð # . " f IMP MOVPE ~ ½ Ód _

rÖ ¦ É r Cd/Te_ ] tì rÖ ¦ s Cd+Hg/Te Ð ¦ 9÷ &# Q

÷ &l M :ë H \ Cd ^ _ ì rÖ ¦ É r Te Ð É r ° ú כ` ¦

| 9

$ í

º e . 7 £ ¤, s ¸| \ " f z ´| 9 & h II/VI7 á ¤ ì rÖ ¦ É r 1 H

~

½ Óe ` ¦ · ú Ã º e .

ô

Ç¼ # Cd-source_ ª s 7 £ x ½ + É â Ä º / å L y hillock x 9

¸ 7 £ x ô Ç כ É r Halis [11] ] jr ô Ç כ õ ° ú s õ í o

"

f hillocks + þ A$ í ) a כ Ü ¼ Ð # . Õ ªa Ë > 7 É r Cd/Te_ ]

#

Å Ò ¦ e . Õ ªa Ë >\ " f Ðs H hillock_ ß ¼l H " f Ð 2

£

§` ¦ · ú Ã º e . " f hillock_ + þ A$ í s GaAs l ó ø Íõ CdTe ¢ - aØ æ8 £ x_ > \ " f l ô Ç כ s m HgCdTe_ IMP $ í © \ " f " f Ð É r r ç ß \ + þ A$ í ) a כ s ¦ ó ø Íé ß

)

a . s H Hails1 p x_ hillock µ 1 ÏÒ q t" é ¶ ` ¦ z ´ »~ Ã Îg Ë > H ç ß ] X

& h 7 £ x ½ + É Ã º e x . ¢ ¸ô Ç Cd_ ì rÖ ¦ s 7 £ x < Ê

\

/ å L > hillock_ x 9 ¸ 7 £ x ) a כ É r DmCd_ õ í o hillock_ µ 1 ÏÒ q t\ f ] X & h " é ¶ s ÷ &% 3 6 £ §` ¦

? / H 7 £ x ½ + É Ã º e x .

IV. ~ ¿ W d l

~ Ã

Õ

$ í

s Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ ß ¼> ý aÄ º H d` ¦ S X ½ + É Ã º e % 3 ¦, hillock_ x 9 ¸\ ¦ 1.5 ×10

²

cm

⁻²

s Ð % 3 ] j½ + É Ã º e H þ

j& h _ Cd/Te ] tì rÖ ¦` ¦ ] jî ß % i . Hillock_ x 9 ¸ H Cd- 9 _ â Ä º Ð Cd-õ _ ¸| \ " f ß ¼> 7 £ x

%

i Ü ¼ 9 s H Hg ü < Cd_ ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç כ Ü ¼ Ð ó ø Íé ß

÷

H t & h õ hillock x 9 ¸ 7 £ x H t & h s { 9 u ô Ç H

כ

` ¦ · ú Ã º e % 3 .

(5)

P c

p 8 ý ò k >

: r ½ ¨ H õ < Æl Õ ü t Â Ò ç H 6 x l Õ ü t \ O Ü ¼ Ð t " é ¶ ÷ &

%

3 Ü ¼ 9 s \ y \ ¦ × ¼w n m .

Y c

p w Ã U Ø ô

[1] A. Rogalski, Infrared Phys. Technol. 41, 213 (2000).

[2] R. Bacerak and L. Brown, J. Vac. Sci. Technol. B10, 1353 (1992).

[3] P. Mitra, S. L. Barnes, F. C. Case, M. B.

[4] O. K. Wu, T. J. deLyon and R. D. Rajavel, J.

E. Jensen, in: P. Capper (Ed.), Narrow-gap II-VI compounds for optoelectronic and electromagnetic applications, Chapman and Hall, London, 97-130 (1997).

[5] J. Tunnicliffe, S. J. C. Irvine, O. D. Dosser, J. B.

Mulline, J. Crystal Growth. 68, 245 (1984).

[6] G. N. Pain, C. Standford and G. K. G. Smith, J.

Crystal Growth. 90, 389 (1987).

[7] Sang-Hee Suh, Jong-Hyeong Song and Sung-Wok Moon, J. Crystal Growth. 159, 1132 (1998).

[8] J. Giess, J. E. Hails, M. L. Young, A. Graham, G.

Blackmore, M. R. Houlton, J. Newey and M. G. As- tles, J. Electron. Mater. 24, 1149 (1995).

[10] E. Finkman and S. E. Schacham, J. Appl. Phys. 56, 2896 (1984).

[11] J. E. Halis, D. J. Cole-Hamilton and J. Giess, J.

Electron. Mater. 27, 624 (1998).

Influence of the Cd/Te Mole Fraction on the Characteristics of MOVPE–grown HgCdTe on GaAs Substrates

Dae-Won Seo and Chang-Kyung Kim

Department of Material Science & Engineering, HanYang University, Seoul 133-791

Ngoc-Tu Lanh, Sang-Hee Suh and Jin-Sang Kim

Thin Film Technology Research Center, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791 (Received 23 December 2002)

Reduction of hillock formation on HgCdTe/GaAs surface during MOVPE growth has been a most difficult problem to many researchers. Thus, we studied the effect of the Cd/Te mole fraction on the hillock density of MOVPE–grown HgCdTe. The hillock density had a minimum at a Cd/Te mole fraction of around 0.84. Under Cd-rich conditions, the hillock density drastically increased with increasing Cd mole fraction. This dependence of the hillock density on the Cd mole fraction could be explained by the possibility that a pre-reaction of the Cd precursor with Hg increased as the Cd-fraction was increased. Our results showed that HgCdTe layers with a very small hillock density of 150/cm

²

were obtained by optimizing the Cd/Te mole fraction.

PACS numbers: 85.60.G

Keywords: HgCdTe, MOVPE, Hillock

MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c Â \ ¥  ¤V R Ë

MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c   Â \ ¥  ¤V R Ë

"

k6 04 w H ·  » ç ¡# Ü 

ô 

Ç ª @ / < Æ § F « Ñ/ B N < Æõ , " fÖ  ¦ 133-791

Ngoc-Tu Lanh ·  ». >  ç ¡ ∗ · " k ç ¡r )

ô 

Ç² D G õ  < Æl Õ ü t  ½ ¨" é ¶ ~ Ã Ì}  l Õ ü t  ½ ¨G ' p' , " fÖ  ¦ 136-791 (2002¸  12 Z 4 23{ 9  ~ Ã Î6 £ §)

MOVPE ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð & h ü @  y  t  è 6 x HgCdTe \ x ~ Ã Ì}  `  ¦ GaAs l ó ø Í0 A\  $ í  © r ~ ´ M :     H

 ©   H ë  H ] j& h  ×  æ_     H ~ Ã Ì}  ³ ð  \  + þ A$ í ÷ &  H Z  } É r hillock x 9  ¸s  . Cd/Te_  ]  tì  rÖ  ¦ s  MOVPE Z O

£

x  % i  . Cd/Te ]  t ì  rÖ  ¦ \    É r hillock x 9  ¸_  _  > r$ í  É r Cd-precursor ü < Hg_     ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð [ O

" î ÷ &% 3 Ü ¼ 9 Cd/Te_  ì  rÖ  ¦ s  0.84   H~ ½ Ó   â Ä º $ í  ©  ) a HgCdTe ~ Ã Ì}   ³ ð  _  hillock x 9  ¸  H ∼150 cm

Ü ¼ Ð  ©      ¤ .

PACS numbers: 85.60.G

Keywords: HgCdTe, MOVPE, Hillock

I. " e Â ] Ø

Hg

Cd

Te  H  ¸$ í x\  ¦   or (  Ü ¼ Ð+  \  -t   ½ × ¼ Ì

 ss  −0.3 eV\ " f 1.6 eV t    o÷ &  H Ó ü t| 9  Ð  ¦$ í 0 p x_ 

&

h ü @  y  t  è \  V , o   6 x  ¦ e    [1].  & ³F   6 x ÷ &



¦ e    H & h ü @  y  t  è   H @ /Â Òì  r 2 " é ¶ C \ P _   í& h  

 è (forcal plane arrays ; FPAs) Ð ½ ¨ & ³  ¦ e  Ü ¼ 9, s

\  ¦ 0 AK " f  H y    è _    l  F g < Æ& h : £ ¤$ í s  ç  H{ 9  # 



 Ù ¼ Ð @ /  & h  ¦ç  H| 9  ¸_  HgCdTe $ í  © s   9 כ ¹ > 

 )

a . HgCdTe \ x ~ Ã Ì}   É r liquid phase epitaxy(LPE) [2], metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) [3], molec- ular beam epitaxy(MBE) [4] 1 p x_  $ í  © ~ ½ ÓZ O `  ¦ :  x #  % 3 

#

Q  . s M :  6 x ÷ &  H l ó ø ÍÜ ¼ Ð  H HgCdTe ü <     © Ã º

 q 5 p wô  Ç CdTe < Ê É r CdZnTe F « Ñ\  ¦ V , o   6 x  ¦ e  

. Õ ª Q  CdTe, CdZnTe_   â Ä º @ /  & h _  é # Qo  é ß   

&

ñ J ?s ( \  ¦ % 3 l  # Q 9Ö  ¦ ÷  rë ß   m     s  q   



 H é ß & h `  ¦ t  ¦ e   .   " f GaAs, Si 1 p x`  ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð



6 x   H MBE , MOVPE ~ ½ ÓZ O `  ¦ & h  & h Ü ¼ Ð   ñ  ¦ e 

 . s  Qô  Ç ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6 x   s  : r& h Ü ¼ Ð þ j& h o ) a  8

£

x ½ ¨ ¸_  ~ Ã Ì}  `  ¦ ô  Ç  _  $ í  © Ü ¼ Ð ] j ¸ 0 p x  .

MOVPE Z O Ü ¼ Ð   s  $ § 4 ô  Ç @ /  & h _  HgCdTe \  x

~ Ã Ì}  `  ¦ $ í  © ½ + É M : l ó ø ÍÜ ¼ Ð  H GaAs\  ¦ Å Ò Ð  6 x  ¦

E-mail: [email protected]

e 

 . s   â Ä º  ©  ë  H ] j ÷ &  H  כ  É r $ í  ©  ) a \ x ~ Ã Ì}   _  ³ ð  \  µ 1 ÏÒ q t   H Ã º µm & ñ  ¸ ß ¼l _  hillocks   [5].

s

 Qô  Ç hillock É r  è ] j   / B N& ñ \ " f ¾ º[ O   À Ó_  " é ¶   s 

| ¨

c ÷  r  m    â Ä º\    " f  H  è ] j    ^  Ô  ¦ 0 p x

>   ) a . s  Qô  Ç hillock_  µ 1 ÏÒ q t" é ¶    É r HgCdTe ~ Ã Ì}  _ 

$ í

 ©  íl  ç  H{ 9 ô  Ç Ù þ Ò q t$ í s  { 9 # Q t  · ú §  ¤   ì ø Í6 £ x$ í s  y

© ô  Ç Cd MO-sourceü < Hg  s _     ì ø Í6 £ x 1 p x`  ¦ [ þ t Ã º e 

 .  & ³F  t   Ð ¦  ) a hillock`  ¦ ] j  l  0 Aô  Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼



Ð  H $ í  ©  íl \  ç  H{ 9 ô  Ç Ù þ Ò q t$ í s  { 9 # Q  ¸2  ¤ l ó ø Í_  ~ ½ Ó 0

A\  ¦ s » 1 Ïr v   H ~ ½ ÓZ O  [6]õ  $ í  ©    \  l ó ø Í³ ð  `  ¦ I-7 á ¤

"

é

¶  è\  ¦  í < Ê   H Ã º6 xÓ  o\  {  Õ ª  H ~ ½ ÓZ O  [7–9] 1 p x s  e   .

¢

¸ô  Ç Hg x 9 Cd source_     ì ø Í6 £ x \  _ ô  Ç hillock_  µ 1 Ï Ò q

t`  ¦ % 3 ] j l  0 AK " f Cd source Å Ò{ 9  ' a`  ¦ Hg ü < þ j@ /ô  Ç ì

 r o r v   H ~ ½ ÓZ O  [7] 1 p x s   Ð ¦÷ & ¦ e   .



: r   ½ ¨\ " f  H 0 A\ " f   / å Lô  Ç hillock`  ¦ ] j# Q l  0 A ô 

Ç ~ ½ ÓZ O  s ü @\ , MOCVD Ð GaAs l ó ø Í 0 A\  HgCdTe ~ Ã Ì }



`  ¦ $ í  © r ~ ´ M :, Cd- èÛ ¼ x 9 Te- èÛ ¼_  ]  tì  rÖ  ¦ \    

$ í

 ©  ) a \ x ~ Ã Ì}  _  hillock x 9  ¸\   ' a #  ¶ ú ( R Ð ¦  

%

i  . 7 £ ¤, Te- õ    ¸| x 9 Cd-õ    ¸| \ " f $ í  ©  ) a ~ Ã Ì }



_  hillock x 9  ¸\  ¦  ¦¹ 1 Ï < ÊÜ ¼ Ð+  þ j& h _  $ í  ©  ¸| `  ¦ ½ ¨

MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c Â \ ¥ ¤V R Ë

MOVPE 0 n É® z º V R ËX ê s X ¢ HgCdTe U c lT c l8 ý Cd/Te ö v ÚÄ Z Øù o Ú; c Â \ ¥ ¤V R Ë

k6 04 w H · » ç ¡# Ü

ô

Ç ª @ / < Æ § F « Ñ/ B N < Æõ , " fÖ ¦ 133-791

Ngoc-Tu Lanh · ». > ç ¡ ^∗ · " k ç ¡r )

ô

Ç² D G õ < Æl Õ ü t ½ ¨" é ¶ ~ Ã Ì} l Õ ü t ½ ¨G ' p' , " fÖ ¦ 136-791 (2002¸ 12 Z 4 23{ 9 ~ Ã Î6 £ §)

MOVPE ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð & h ü @ y t è 6 x HgCdTe \ x ~ Ã Ì} ` ¦ GaAs l ó ø Í0 A\ $ í © r ~ ´ M : H

© H ë H ] j& h × æ_ H ~ Ã Ì} ³ ð \ + þ A$ í ÷ & H Z } É r hillock x 9 ¸s . Cd/Te_ ] tì rÖ ¦ s MOVPE Z O

x % i . Cd/Te ] t ì rÖ ¦ \ É r hillock x 9 ¸_ _ > r$ í É r Cd-precursor ü < Hg_ ì ø Í6 £ x Ü ¼ Ð [ O

" î ÷ &% 3 Ü ¼ 9 Cd/Te_ ì rÖ ¦ s 0.84 H~ ½ Ó â Ä º $ í © ) a HgCdTe ~ Ã Ì} ³ ð _ hillock x 9 ¸ H ∼150 cm

Ü ¼ Ð © ¤ .

Te H ¸$ í x\ ¦ or ( Ü ¼ Ð+ \ -t ½ × ¼ Ì

ss −0.3 eV\ " f 1.6 eV t o÷ & H Ó ü t| 9 Ð ¦$ í 0 p x_

h ü @ y t è \ V , o 6 x ¦ e [1]. & ³F 6 x ÷ &

¦ e H & h ü @ y t è H @ /Â Òì r 2 " é ¶ C \ P _ í& h

è (forcal plane arrays ; FPAs) Ð ½ ¨ & ³ ¦ e Ü ¼ 9, s

\ ¦ 0 AK " f H y è _ l F g < Æ& h : £ ¤$ í s ç H{ 9 #

Ù ¼ Ð @ / & h ¦ç H| 9 ¸_ HgCdTe $ í © s 9 כ ¹ >

)

a . HgCdTe \ x ~ Ã Ì} É r liquid phase epitaxy(LPE) [2], metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) [3], molec- ular beam epitaxy(MBE) [4] 1 p x_ $ í © ~ ½ ÓZ O ` ¦ : x # % 3

Q . s M : 6 x ÷ & H l ó ø ÍÜ ¼ Ð H HgCdTe ü < © Ã º

q 5 p wô Ç CdTe < Ê É r CdZnTe F « Ñ\ ¦ V , o 6 x ¦ e

. Õ ª Q CdTe, CdZnTe_ â Ä º @ / & h _ é # Qo é ß

ñ J ?s ( \ ¦ % 3 l # Q 9Ö ¦ ÷ rë ß m s q

H é ß & h ` ¦ t ¦ e . " f GaAs, Si 1 p x` ¦ l ó ø ÍÜ ¼ Ð

6 x H MBE , MOVPE ~ ½ ÓZ O ` ¦ & h & h Ü ¼ Ð ñ ¦ e

. s Qô Ç ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x s : r& h Ü ¼ Ð þ j& h o ) a 8

x ½ ¨ ¸_ ~ Ã Ì} ` ¦ ô Ç _ $ í © Ü ¼ Ð ] j ¸ 0 p x .

MOVPE Z O Ü ¼ Ð s $ § 4 ô Ç @ / & h _ HgCdTe \ x

~ Ã Ì} ` ¦ $ í © ½ + É M : l ó ø ÍÜ ¼ Ð H GaAs\ ¦ Å Ò Ð 6 x ¦

e

. s â Ä º © ë H ] j ÷ & H כ É r $ í © ) a \ x ~ Ã Ì} _ ³ ð \ µ 1 ÏÒ q t H Ã º µm & ñ ¸ ß ¼l _ hillocks [5].

Qô Ç hillock É r è ] j / B N& ñ \ " f ¾ º[ O À Ó_ " é ¶ s

c ÷ r m â Ä º\ " f H è ] j ^ Ô ¦ 0 p x

> ) a . s Qô Ç hillock_ µ 1 ÏÒ q t" é ¶ É r HgCdTe ~ Ã Ì} _

© íl ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í s { 9 # Q t · ú § ¤ ì ø Í6 £ x$ í s y

© ô Ç Cd MO-sourceü < Hg s _ ì ø Í6 £ x 1 p x` ¦ [ þ t Ã º e

. & ³F t Ð ¦ ) a hillock` ¦ ] j l 0 Aô Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼

Ð H $ í © íl \ ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í s { 9 # Q ¸2 ¤ l ó ø Í_ ~ ½ Ó 0

A\ ¦ s » 1 Ïr v H ~ ½ ÓZ O [6]õ $ í © \ l ó ø Í³ ð ` ¦ I-7 á ¤

¶ è\ ¦ í < Ê H Ã º6 xÓ o\ { Õ ª H ~ ½ ÓZ O [7–9] 1 p x s e .

¸ô Ç Hg x 9 Cd source_ ì ø Í6 £ x \ _ ô Ç hillock_ µ 1 Ï Ò q

t` ¦ % 3 ] j l 0 AK " f Cd source Å Ò{ 9 ' a` ¦ Hg ü < þ j@ /ô Ç ì

r o r v H ~ ½ ÓZ O [7] 1 p x s Ð ¦÷ & ¦ e .

: r ½ ¨\ " f H 0 A\ " f / å Lô Ç hillock` ¦ ] j# Q l 0 A ô

Ç ~ ½ ÓZ O s ü @\ , MOCVD Ð GaAs l ó ø Í 0 A\ HgCdTe ~ Ã Ì }

` ¦ $ í © r ~ ´ M :, Cd- èÛ ¼ x 9 Te- èÛ ¼_ ] tì rÖ ¦ \

© ) a \ x ~ Ã Ì} _ hillock x 9 ¸\ ' a # ¶ ú ( R Ð ¦

i . 7 £ ¤, Te- õ ¸| x 9 Cd-õ ¸| \ " f $ í © ) a ~ Ã Ì }

_ hillock x 9 ¸\ ¦ ¦¹ 1 Ï < ÊÜ ¼ Ð+ þ j& h _ $ í © ¸| ` ¦ ½ ¨

¦ % i . Ö ¦ Q Cd/Te ] tì rÖ ¦ \ É r $ í © 5 Å q ¸ x 9

³ ð + þ A © _ ' a$ í \ ' a # ¶ ú ( R Ð ¤ .

ªa Ë > 1. Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a > h| Ä Ì ¸.

Thomas Swan \ " f ] j ô Ç Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a d MOVPE

© q \ ¦ s 6 x # interdiffused multilayered pro- cess(IMP) ~ ½ Ód Ü ¼ Ð Hg

=0.2 ∼0.3) ~ Ã Ì}

¦ $ í © % i [5]. IMP ~ ½ Ód s ê ø Í, Ã º Ñ þ nm ¿ ºa _ CdTe x 9 HgTe 8 £ x` ¦ §@ / Ð $ í © # $ í © × æ < Ê É r $ í

© Ê ê \ P % o \ ¦ : x K " f Ð S X í ß s { 9 # Q ¸2 ¤ # ç H { 9

ô Ç ¸$ í ` ¦ t H Hg

Te + þ A$ í ÷ & ¸2 ¤ H

½ ÓZ O s . ¸$ í _ ç H{ 9 $ í ` ¦ ¾ Ó © r v l 0 AK " f r d

Ê susceptor\ ¦ 6 x % i . l ó ø ÍÜ ¼ Ð H (001) \ " f

<110> ~ ½ Ó ¾ ÓÜ ¼ Ð 4

# Á # Qè ß GaAs J ?s ( \ ¦ 6 x % i .

MO- èÛ ¼ Ð H dimethyl cadmium(DmCd), diisoprophyle telluride(DiPTe)` ¦ 6 x % i Ü ¼ 9, Hg / B N/ å L" é ¶ Ü ¼ Ð H Hg

^ \ ¦ Ã º& ñ Ðà Ô\ Z ~ ¦ \ P H ~ ½ Ód ` ¦ × þ % i .

ªa Ë > 1 É r : r z ´+ « >\ 6 xô Ç Ã º¨ î ì ø Í6 £ x ' a_ > h| Ä Ì ¸s .

GaAs l ó ø Í É r ì ø Í6 £ x ' a \ © { 9 ÷ &l ç H{ 9 ô Ç Ù þ Ò q t$ í ` ¦ 0 A

# KOH Ã º6 xÓ oÜ ¼ Ð [ j' % i . s Ê ê l ó ø Í` ¦ | 9 è

Ð | ¸ô Ç 7 £ ¤ r ì ø Í6 £ x ' a \ V , ¦ 385

C \ " f 20ì rç ß \ P [ j '

Ê ê 320

C Ð : r ¸\ ¦ ? /§ 4 . s : r ¸\ " f DiPTe\ ¦ ì ø Í 6

x ' a \ f Ë 9Å Ò# Q Te 8 £ x` ¦ + þ A$ í Ê ê r $ í © : r ¸ 380

C Ð 5 p x : r # 5 µm ¿ ºa _ CdTe ! Q( 8 £ x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê CdTe, HgTe\ ¦ ° ú 9 $ í © % i .

ªa Ë > 2. CdTe x 9 HgTe $ í © Å Òl \ " f Ä »5 Å q_ ¸d & h

ªa Ë > 2 H GaAs l ó ø Í` ¦ s 6 xô Ç CdTe ¢ - aØ æ8 £ x x 9 HgCdTe ~ Ã Ì} _ IMP ~ ½ Ód $ í © \ " f, CdTe x 9 HgTe $ í © Å

Òl \ ì ø Í6 £ x ' a ? /_ Ä »5 Å q` ¦ ¸d & h Ü ¼ Ð · p כ s .