[發明專利]碲鎵銀單晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201610137496.6
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105586640B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 王濤;代書俊;趙清華;殷子昂;陳炳奇;李潔;王維;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B28/04;C30B11/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種碲鎵銀單晶體的制備方法，用于解決現有碲鎵銀晶體的方法實用性差的技術問題。技術方案是首先將高純原料碲鎵銀加熱到銀的熔點，使碲鎵銀三種原料充分熔化反應，轉動爐體使反應充分進行，之后以一定的速率降溫到凝固點，斷開爐體開關，以爐冷速率降溫到室溫。然后將合成的多晶料放入布里奇曼法生長爐中，以一定的加熱，并過熱保溫一段時間后，在溫場為10?15℃/cm，結晶溫度為712℃處開始生長，生長完成后在670?680℃停留一段時間，進行原位退火，之后以5℃/h的冷卻速率降到室溫。由于采用加熱到銀的熔點溫度來實現多晶料的合成，生長單晶時采用10?15℃/cm的溫場，成分過冷促進了碲鎵銀單晶的生長。

技術領域

本發明屬于I-III-VI₂族半導體材料制備領域，特別是涉及一種碲鎵銀單晶體的制備方法。

背景技術

半導體核輻射探測器在安檢、工業探傷、醫學診斷、天體X射線望遠鏡、基礎學科研究等領域具有廣泛的應用前景。

文獻1“Alan Owens,A.Peacock,Compound Semiconductor Radiation Detectors[J].Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2004,531,18-37”報道了硅用于核輻射探測器，但碲鎵銀與硅相比，平均原子序數高，對射線有更高的阻止本領，探測效率高。

文獻2“Gmelin's Handbuch der anorganischen Chemie,Verlag Chemie GmbHWeinheim.Bergstrasse,5nd Edition.Silber,Teil B3,1973”報道了Ag₂Te具有很高的電子遷移率，所以推測碲鎵銀也具有很高的電子遷移率，能夠提高探測器的能量分辨率；與高純Ge相比，碲鎵銀具有較大的禁帶寬度，根據文獻“Aravinth K,Anandha Babu G,RamasamyP.Silver gallium telluride(AgGaTe2)single crystal:Synthesis,acceleratedcrucible rotation-Bridgman growth and characterization.Materials Science inSemiconductor Processing.2014,24,44-49”報道碲鎵銀的禁帶寬度在1.8ev，保證探測器在室溫下工作時，具有較高的電阻率和較低的漏電流；同GaTe等半導體相比，碲鎵銀具有易切削加工等特點，確保了器件性能的穩定性。

文獻3“Aravinth K,Anandha Babu G,Ramasamy P.Silver gallium telluride(AgGaTe2)single crystal:Synthesis,accelerated crucible rotation-Bridgmangrowth and characterization.Materials Science in SemiconductorProcessing.2014,24,44-49”公開了一種AgGaTe₂的制備方法，該方法采用在500℃到745℃之間反復加熱合料的方法制備多晶料，生長單晶時加熱到745℃，之后在3℃/cm的溫場處以5mm/day的速度生長晶體，具體的結晶溫度和保溫時間等未給出詳細介紹。

文獻4“A.Burger,J.-O.Ndap,Y.Cui,U.Roy,S.Morgan,K.Chattopadhyay,X.Ma,K.Faris,S.Thibaud,R.Miles,H.Mateen,J.T.Goldstein,C.J.Rawn,Preparation andthermophysical properties of AgGaTe2crystals,Journal of Crystal Growth,2001,225(2–4),505-511”采用籽晶法生長AgGaTe₂單晶，設定2-3℃/cm的溫場，但籽晶法較為繁瑣。