[發(fā)明專利]移動加熱器法生長碲鋅鎘晶體的裝置

無效

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• 申請日: 2012-09-20
• 公開（公告）號: CN102864496A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 王林軍;魏高力;張繼軍;閔嘉華;梁曉燕
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B11/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發(fā)明涉及一種晶體制備裝置，特別是一種碲鋅鎘晶體的制備裝置，可用于獲得高純度的碲鋅鎘晶體，制備符合作為探測器級別要求的特種晶體材料。

背景技術

由于CdZnTe(CZT)具有較高的平均原子序數和較大的禁帶寬度，所以CZT探測器具有較大的吸收系數、較高的計數率，尤其是不需任何的冷卻設備就能在室溫下工作，因而體積較小、使用更加方便。目前，CZT探測器的廣泛應用主要受到晶體性能、體積和成本等幾方面的限制，晶體的制備方法主要是采用高壓布里奇曼法或改進的垂直布里奇曼法生長CZT晶體。

　但是，這兩種方法通常為了獲得高電阻晶體，常采用摻入淺施主雜質來補償晶體中的淺受主的辦法來實現，但使兩者濃度接近相等是難以達到的，必需引入深能級來“釘扎”剩余淺能級。但是深能級是陷阱和復合中心，如引入的深能級密度如大于10¹³/cm3，將極大地降低μτ(載流子壽命與遷移率的乘積)值。為此研究人員做了大量的研究工作，提出了許多方法，如設法加強淺缺陷的自補償，以此來減少對深能級的需求。但是種種措施都要建立在晶體中雜質濃度足夠低的條件下才有意義。一味地追求高純原料不會是一條有效的途徑，絕對的高純是不可能實現的，即使采用最好的7N原料，仍然不可避免來自石英管壁、碳膜中的和裝料封管過程中引入的鈉等雜質元素的污染，因此開拓一種能在晶體生長過程中實現自動提純、排雜的方法是進一步提升晶體質量獲得具有高分辨率能譜級晶體的重要途徑，已經成為亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容

為了解決現有技術問題，本發(fā)明克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、自動化操作、溫度可精確控制的碲鋅鎘晶體生長設備，從而能獲得較大面積的探測器級碲鋅鎘晶體。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種移動加熱器法生長碲鋅鎘晶體的裝置，包括爐架、設置于爐架上方的生長爐體，裝載碲鋅鎘晶體生長材料的石英料管置于氧化鋁支撐桿上，氧化鋁支撐桿置于生長爐體內，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和搜書生長爐體共同控制晶體生長過程的溫度，生長爐體豎直安裝，生長爐體的中間加熱段設有高頻電磁感應加熱器，生長爐體的上段和下段為上下電阻加熱爐，上下電阻加熱爐形成生長爐體中間加熱段的保溫區(qū)，氧化鋁支撐桿的底端與伺服旋轉機構的旋轉主軸傳動端同軸固定連接，伺服旋轉機構驅動氧化鋁支撐桿帶動石英料管轉動，生長爐體的外部還設有伺服直線移動機構，伺服直線移動機構驅動生長爐體在豎直方向上進行升降運動，伺服旋轉機構和伺服直線移動機構的指令信號輸入端與控制系統(tǒng)的信號輸出端信號連接，?在碲鋅鎘晶體生長過程中，紅外測溫儀監(jiān)測碲鋅鎘晶體生長點的溫度，并將溫度數值反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制高頻電磁感應加熱器和上下電阻加熱爐的輸出功率，從而使碲鋅鎘晶體生長溫度穩(wěn)定在設定值，控制系統(tǒng)控制伺服旋轉機構并使碲鋅鎘晶體生長材料處于生長爐體的中間加熱段，控制系統(tǒng)控制伺服直線移動機構勻速上升，同時控制伺服旋轉機構使石英料管勻速旋轉。

上述高頻電磁感應加熱器的溫度設置為700～950℃之間，上下電阻加熱爐的溫度保持為400～600℃之間，保溫時間為12～48h，伺服直線移動機構的上升速度為0.01～2mm/h，伺服旋轉機構的轉速度為5～20r/min。

上述的生長材料為核輻射探測器級別的碲鋅鎘晶體。

本發(fā)明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點：

1.利用本發(fā)明移動加熱器法生長碲鋅鎘晶體的裝置獲得高純度的碲鋅鎘晶體與過去常用的布里奇曼法制備碲鋅鎘晶體的設備和方法不同。布里奇曼法生長碲鋅鎘晶體，生長溫度較高在1150℃左右。采用移動碲溶劑熔區(qū)法生長碲鋅鎘晶體，晶體的生長溫度可以從1150℃下降到700～900℃，這將極大地減少來自石英管的雜質對熔體的沾污，更為重要的是移動溶劑熔區(qū)法在生長過程中存在一個區(qū)熔的過程，所以在生長過程中由于雜質分凝，能極大地降低雜質的濃度，如Na和Ag在CZT中的分凝系數分別為0.001和0.05。另外，移動碲溶劑法采用籽晶引晶可以實現晶體定向生長，提高晶體單晶體積和成品率，有利于獲得大體積單晶。

2.?本發(fā)明移動加熱器法生長碲鋅鎘晶體的裝置采用移動加熱器法，生長過程中紅外測溫儀能夠監(jiān)測溫度，并通過歐陸表對溫度進行精確控制，完全達到自動化晶體生長的要求；伺服旋轉系統(tǒng)和伺服傳動系統(tǒng)能夠精確的運轉，保證了晶體生長過程中的穩(wěn)定性及晶體的高品質。

附圖說明

圖1是本發(fā)明移動加熱器法生長碲鋅鎘晶體的裝置結構示意圖。

具體實施方式