[發(fā)明專利]一種銻化鎵單晶生長的平面結(jié)晶界面控制結(jié)構(gòu)及使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410774902.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN104404615A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李璐杰;陳馨;張穎武;練小正;司華青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所
• 主分類號(hào): C30B11/00
• 分類號(hào): C30B11/00;C30B29/40
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶制備技術(shù)，尤其涉及一種銻化鎵單晶生長的平面結(jié)晶界面控制結(jié)構(gòu)及使用方法。

背景技術(shù)

垂直溫度梯度法（vertical?gradient?freeze，VGF）是一種生長II-VI族及III-V族低位錯(cuò)化合物半導(dǎo)體單晶的常用方法。在VGF法晶體生長過程中，裝有多晶料的坩堝和爐膛的相對(duì)位置固定不變，通過控制爐膛溫場實(shí)現(xiàn)多晶料的熔化，并控制多個(gè)加熱溫區(qū)的溫場沿著一維軸向方向進(jìn)行順序降溫，對(duì)熔體進(jìn)行定向冷卻，實(shí)現(xiàn)定向結(jié)晶。大量的理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，平面結(jié)晶界面是最理想的生長界面，通過一定的技術(shù)獲得平面結(jié)晶界面有利于獲得無偏析晶體；此外，相比凹面或凸面生長界面，平面結(jié)晶界面可獲得最小的熱應(yīng)力場，是生長低缺陷密度單晶的關(guān)鍵。

結(jié)晶界面的宏觀形貌主要取決于界面附近的熱流條件（散熱條件）。在目前使用的晶體生長裝置中的放肩部位，坩堝與坩堝托之間難以實(shí)現(xiàn)理想、均勻的完全貼合狀況（如圖1所示）。當(dāng)兩者形成接觸時(shí)，熱傳導(dǎo)散熱將產(chǎn)生局部過冷的溫場，因此坩堝與坩堝托之間的不良或不均勻貼合狀態(tài)將對(duì)固液界面形狀產(chǎn)生非常不利的影響。即，放肩部位側(cè)壁局部過冷將導(dǎo)致凹面結(jié)晶界面，增加多晶成核幾率并產(chǎn)生位錯(cuò)增殖。因此，如何設(shè)計(jì)坩堝與坩堝托之間的支撐結(jié)構(gòu)來控制平面結(jié)晶界面是當(dāng)前急于研發(fā)的課題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，本發(fā)明提供一種銻化鎵單晶生長的平面結(jié)晶界面控制結(jié)構(gòu)及使用方法。采用該控制結(jié)構(gòu)，在VGF單晶生長技術(shù)中，避免了坩堝與坩堝托之間的支撐結(jié)構(gòu)對(duì)熱場及固液界面的不利影響，該控制結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化熱場分布，控制平面結(jié)晶界面的產(chǎn)生。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種銻化鎵單晶生長的平面結(jié)晶界面控制結(jié)構(gòu)，其特征在于，該控制結(jié)構(gòu)包括石英安瓿瓶、石英坩堝、石墨錠、石墨塞和金屬Ga錠，所述的石英坩堝為籽晶井端開口的石英坩堝，石墨塞為T型圓柱石墨塞，石墨塞放置于石英坩堝的籽晶井端口，用于封堵籽晶井端口，避免籽晶滑落；所述的金屬Ga錠置于石英安瓿瓶底部，石英安瓿瓶倒扣在石英坩堝上，石英安瓿瓶中的金屬Ga錠與石墨塞接觸；石英安瓿瓶與石英坩堝的放肩部位留有縫隙；所述的石墨錠水平推入石英安瓿瓶，使石墨錠前端與石英坩堝結(jié)合。

本發(fā)明所述的一種銻化鎵單晶生長的平面結(jié)晶界面控制結(jié)構(gòu)的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）.將預(yù)先燒制的銻化鎵圓柱形多晶錠垂直放于支撐臺(tái)上，在銻化鎵多晶錠頂端放置一定量的鹵鹽液封劑；

（2）.將石英坩堝大口朝下，套于銻化鎵多晶錠上，石英坩堝放肩部位與銻化鎵多晶錠接觸作為著力點(diǎn)；

（3）.將預(yù)先準(zhǔn)備好的銻化鎵籽晶從石英坩堝的籽晶井尾部端口進(jìn)入籽晶井中；

（4）.在石英坩堝的籽晶井端口放置T型圓柱石墨塞，使其小直徑一端進(jìn)入籽晶井且緊密接觸；

（5）.將預(yù)先底部凝固有金屬Ga錠的石英安瓿瓶倒扣于石英坩堝上，此時(shí)，石英坩堝一端的T型圓柱石墨塞與石英安瓿瓶底部的金屬Ga錠接觸作為著力點(diǎn)；

（6）.一手握住石英安瓿瓶，一手握住所述的支撐臺(tái)，將整個(gè)控制系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)90度，即此時(shí)控制系統(tǒng)水平放置；

（7）.將石墨錠小直徑一端面向坩堝，水平推入石英安瓿瓶，輕微搖晃石英安瓿瓶，使石墨錠與石英坩堝口結(jié)合；

（8）.抽真空、熔封石英安瓿瓶。