[發明專利]一種碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿

無效

• 申請號: 201410020955.3
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103849935A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 陸液;林杏潮;張莉萍;陸榮;邵秀華;王仍;焦翠靈;張可鋒;杜云辰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B30/08
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及晶體生長制備領域，既能滿足晶體熔融生長的要求，抗振性能又佳的生長安瓿，特別適用于力學環境比較惡劣的空間微重力條件下生長應用于太赫茲的碲化鋅晶體材料。

背景技術

太赫茲（THz）電磁波又被稱為T－射線，亞毫米波。在電磁波譜上，THz電磁波介于毫米波和紅外波之間。太赫茲電磁波在很多基礎研究領域、工業應用及軍事應用領域有相當重要的應用。隨著THz技術的發展，THz技術在生物學、醫學、微電子學、農業及其它領域也有很大的應用潛力。

碲化鋅晶體被國際上公認為較好的太赫茲（THz）輻射源和探測器材料，在THz輻射與探測理論及應用方面均得到廣泛研究。

碲化鋅晶體的碲溶劑法晶體生長采用真空密封的安瓿結構。在空間微重力環境下生長碲化鋅與地面不同，最主要是裝有晶體生長安瓿的晶體生長爐，在空間飛行器發射和回收過程中，需經受嚴格的力學環境考驗。在進行空間實驗前，樣品安瓿需要在地面力學環境模擬試驗中經受加速度、沖擊、正弦振動掃描、隨機振動等檢驗。這對石英安瓿的強度提出了很高的要求。

沈杰等人（專利號98225116.5）設計的應用于空間生長的石英安瓿，需要在管底燒制結構較復雜的石英棒及喇叭口，周彥飛等人（專利號200720066563.6）設計的石英安瓿，需要在石英內關的兩端分別插入凹凸的石英塞以固定材料。這兩種石英安瓿制作工藝都較復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于空間環境下的安全可靠的碲化鋅晶體生長用石英安瓿。解決現有空間生長的石英安瓿結構及制作工藝復雜的技術問題。

本發明空間生長用石英安瓿如附圖1所示，它包括：石英坩鍋1，石英塞子2，石英安瓿外管3，減振材料4，金屬箔5和石英頂管6。

所述的石英坩鍋1形狀為平底圓形長管，所述的石英塞子2是一個一端封閉的中空的圓柱，所述的石英安瓿外管3是一個試管狀的長管，所述的石英頂管6是一個一端封閉的中空的圓柱；

在石英坩鍋1中加入晶體生長用材料7后用石英塞子2堵塞住石英坩鍋1上方開口，抽真空后將它們熔封在一起；在石英安瓿外管3底部填入減振材料4后放入裹上一層金屬箔5的石英坩鍋1，在石英坩鍋1上部填入減振材料4，裝入石英頂管6，抽真空后將石英頂管6與石英安瓿外管3熔融封裝。

所述的減振材料（4）采用氮化硼或石墨。

所述的金屬箔（5）采用不銹鋼箔或銅箔。

本發明的優點在于：

1全石英結構，有如下優點：確保生長晶體的純度；有利于保持高真空度的狀態下封裝；在相同的晶體生長溫度下，與金屬安瓿結構相比，熱輻射和熱傳導小，因此功耗小；

2石英安瓿為雙層結構，若里層的石英坩鍋在晶體生長過程中由于熱膨脹等原因破裂了，也不會污染生長爐；

3將依次裝有碲溶劑、多晶錠及石英塞子的石英坩鍋進行抽真空，在熔封前先烘烤坩鍋底部的碲溶劑，使其熔化后再固化與多晶錠底部粘牢，減小由于碲溶劑（通常為塊狀）產生的力學不穩定性，提高在空間實驗的惡劣力學環境中的安全可靠性。

附圖說明：

圖1為本發明提供的空間生長用石英安瓿的結構剖視圖，圖中：1-石英坩鍋，2-石英塞子，3-石英安瓿外管，4-減振材料，5-金屬箔，6-石英頂管，7-材料。

圖2為實施例中的碲化鋅晶體空間生長用石英安瓿結構剖視圖；圖（a）是石英坩鍋，圖（b）為石英安瓿總結構；圖中：8－碲化鋅晶錠，9－碲溶劑。

具體實施方式：

以生長直徑8mm的碲化鋅晶體為例，具體安瓿制備方法如下：

石英坩鍋1：高純氣煉管，直徑12mm，公差-0.2mm，長度105±5mm，壁厚2mm，錐度1:150。

石英塞子2：直徑4±0.5mm，壁厚1mm。

石英安瓿外管3：標準石英管，直徑15.67-0.2mm，壁厚2mm。

減振材料4：選用氮化硼，厚5mm。

金屬箔5：選用銅箔，厚0.38±0.5mm。

石英頂管6：直徑為8±0.2mm，壁厚1mm。

在石英坩鍋1底部加入碲溶劑9（1克），裝入碲化鋅多晶錠8（直徑8mm，長度70±10mm）及石英塞子2，抽真空。用氫氧焰烘烤石英坩鍋1底部的碲溶劑至熔化，待其冷卻凝固與碲化鋅多晶錠8底部粘住后，再根據樣品長度在石英塞子2處熔封。將石英坩鍋1的熔封處放于氫氧焰上用石墨塊將其壓平整。