[發(fā)明專利]一種鹵化亞汞單晶體的生長裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810601105.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108411366B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張國棟;劉琳;張鵬;陶緒堂
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C30B11/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

1.一種利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，該裝置包括爐體、與爐體連接用于支撐爐體的機架、支撐機構(gòu)；

所述的爐體包括爐管和包覆在爐管外表面的保溫套，所述的爐管和保溫套之間設(shè)置有加熱爐絲；

所述的支撐機構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)裝置與長晶桿連接用于控制長晶桿的旋轉(zhuǎn)，所述的長晶桿穿插設(shè)置在爐管中，所述的長晶桿位于爐管中的端部設(shè)置有生長石英安瓿；所述的支撐機構(gòu)還通過升降桿與升降支架連接用于控制長晶桿的升降；

所述的爐體高度方向上共分為三段區(qū)域，分別為高溫區(qū)A、低溫區(qū)B和溫度梯度區(qū)；高溫區(qū)A和低溫區(qū)B分別通過加熱爐絲獨立加熱，高溫區(qū)A位于爐體的上部、低溫區(qū)B位于爐體的下部，溫度梯度區(qū)于高溫區(qū)A和低溫區(qū)B之間自然形成；

所述的旋轉(zhuǎn)裝置和升降桿相互獨立，使得爐體的震動傳遞不到生長石英安瓿，以實現(xiàn)相對平靜的晶體生長狀態(tài)；

長晶桿內(nèi)以及爐管和保溫套之間的部分安裝有熱電偶，并與控制裝置連接用于測量溫度；

包括步驟如下：

（1）將鹵化亞汞原料裝入底部為尖錐狀的生長石英安瓿內(nèi)，抽真空至10^-4Pa，然后密封石英安瓿；

（2）將密封后的生長石英安瓿連接長晶桿，裝入到爐管中；

（3）設(shè)置高溫區(qū)A溫度為300℃-400℃，低溫區(qū)B溫度為200℃-300℃，進行晶體生長；晶體先以0.1-0.2mm/h的較慢的生長速度在生長石英安瓿的尖錐部位進行晶種自然淘汰選擇，待生長石英安瓿尖錐出現(xiàn)1-2mm的小晶體后，加快晶體的生長速率到0.25-0.5mm/h；

或者，在生長石英安瓿的尖錐部位放置籽晶，進行籽晶熔接生長；

（4）通過增加高溫區(qū)A和低溫區(qū)B的溫差，或通過增加生長石英安瓿的下降速度，來加速晶體的生長速度；

（5）晶體生長結(jié)束后，以5℃/h的降溫速率將爐體降溫至室溫，即得鹵化亞汞單晶體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，所述的爐管表面設(shè)置有刻度尺，爐管的底部刻度為0，最小刻度單位為1mm，刻度自底部往頂部增大。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，高溫區(qū)A和低溫區(qū)B均為恒溫區(qū)，高溫區(qū)A長度為100-150mm，溫度不均勻性小于±2℃；低溫區(qū)B長度大于200mm，溫度不均勻性小于±3℃；溫度梯度區(qū)最大溫度梯度為5-15℃/cm。

4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，所述的保溫套采用雙層透明真空石英管，雙層石英管夾層部分抽真空，真空度為10^-2?Pa以下。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，所述的鹵化亞汞單晶體生長裝置還包括控制裝置，所述的控制裝置為計算機并安裝有組態(tài)軟件，旋轉(zhuǎn)裝置和升降桿分別連接獨立的伺服電機，伺服電機連接控制裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鹵化亞汞單晶體生長裝置生長鹵化亞汞單晶體的方法，其特征在于，所述的升降桿由精密直線導(dǎo)軌、精密滾珠絲桿組成并連接伺服電機。