[發明專利]一種敞口石英安瓿的排氣封接裝置及方法

有效

• 申請號: 201711428605.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108203846B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 徐強強;吳卿;范葉霞;侯曉敏
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/48
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 張曦

本發明公開了一種敞口石英安瓿的排氣封接裝置及方法，采用本發明提供的排氣封接裝置在對石英安瓿進行排氣封接的過程中，能夠確保石英安瓿具有很好的密封性和高真空度，石英安瓿不會因應力作用而碎裂，同時，內表面鍍碳膜的石英安瓿能夠有效的對雜質元素進行阻擋，保持了晶體材料的純度，也避免了Cd與石英安瓿的直接接觸，安全可靠，設置的無碳膜接觸區域確保了石英安瓿能夠被直接封接。

技術領域

本發明涉及半導體材料的生長技術領域，尤其涉及一種敞口石英安瓿的排氣封接裝置及方法。

背景技術

碲鋅鎘CdZnTe是離子性較強的化合物半導體材料，可作為輻射探測器以及碲鎘汞外延襯底材料使用。由于Cd-Te鍵較強的離子性，低堆垛層錯能、低臨界分切應力、低熱導率等性質決定其生長難度遠高于硅、鍺等IV族元素半導體材料及砷化鎵等III－V族化合物半導體材料。

碲鋅鎘晶體生長方法一般有熔體生長法、氣相生長法。氣相生長方法(物理氣相傳輸、化學氣相輸運等)產出率低。作為碲鎘汞外延襯底使用以及輻射探測器使用碲鋅鎘材料的生長，國際上主要采用熔體法進行晶體生長。熔體生長方法有布里奇曼法、熱移動法THM和垂直梯度凝固法VGF等。

由于在高溫下Cd的飽和蒸汽壓較大，晶體在生長時Cd元素容易從熔體中揮發出去。因此上述晶體生長方法中除了高壓布里奇曼法HPB，其他方法涉及的碲鋅鎘晶體生長都置于內部真空的密閉石英安瓿中進行，一般采用的方法為將原料裝入石英安瓿抽真空后封接。

晶體配料及合成過程中，采用高純Te、Zn、Cd單質料按照化學計量比進行稱量，直接裝入尾部口徑較小的內部鍍碳膜石英安瓿中，然后放入合成爐中進行合成。合成結束后，直接將安瓿放入爐體中進行生長。由于在裝料以及合成過程中，石英安瓿內表面碳膜容易受到損傷，在晶體生長過程中會產生脫落，造成非均勻形核；另外脫落碳膜在晶體內部容易產生夾雜，對晶體質量造成較大的影響。因此選取表面致密的pBN坩堝進行晶體生長成為主流。由于pBN坩堝尺寸較大，一般與敞口石英安瓿配套使用。現有的排氣封接裝置不能夠滿足使用要求，因此需要采用針對敞口石英安瓿排氣封接方法。

一般采用pBN坩堝進行晶體生長，外部直接使用高純敞口石英安瓿。雖然pBN坩堝能夠將熔體與石英分隔開，但是氣相的Cd在晶體生長過程中在安瓿低溫處凝結，與石英部分接觸反應，造成安全隱患。另外部分雜質元素高溫下在石英中的擴散系數較大，容易向內部擴散。現有的小口徑石英安瓿垂直排氣方式不能夠進行大口徑石英安瓿的排氣及封接工作；隨著安瓿直徑變大，內部料錠重量隨之增大，在支撐端容易造成應力集中，導致石英安瓿碎裂，需要對支撐機構進行設計同時不影響整個封接排氣過程；在封接過程中，沿石英管熱傳導、內部熱輻射導致橡膠O圈受熱變形，會造成密封變差，最終導致真空度下降。

發明內容

為解決現有技術中的石英安瓿真空度低、安全隱患大及雜質元素易擴散等問題，本發明提供一種敞口石英安瓿的排氣封接裝置及方法。

依據本發明的一個方面，提供一種敞口石英安瓿的排氣封接裝置，包括設置在底板上的排氣封接臺和加熱爐；

所述排氣封接臺包括多個金屬壓環及多個密封圈；

所述金屬壓環與所述密封圈交錯設置在排氣口處構成排氣密封結構；

所述石英安瓿的敞口端通過所述排氣密封結構密封固定在所述排氣封接臺上；

所述加熱爐包括上、下兩個可開合的半圓柱加熱爐體，用于對所述石英安瓿內的多晶料進行加熱。

可選的，所述排氣封接臺還包括壓緊套及水冷頭，所述壓緊套將所述水冷頭固定在所述排氣密封結構外側，并將所述金屬壓環和密封圈向內壓緊密封。

可選的，所述石英安瓿與所述金屬壓環的接觸位置設置有絕熱擋板。

可選的，所述加熱爐還包括設置在爐口位置的絕熱保溫環。