[發(fā)明專利]一種氣相晶體生長方法及氧化鋅晶體

有效

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• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109280969B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 樊龍;鐘昌杰;吳衛(wèi)東;彭麗萍;趙妍;王新明;王進;王雪敏;陳姝帆
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B23/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發(fā)明提供一種氣相晶體生長方法及氧化鋅晶體，涉及晶體制備技術領域。一種氣相晶體生長方法，主要包括以下步驟：將懸掛有籽晶的封帽固定在裝有原料的坩堝上。籽晶與所述封帽、坩堝壁均為間隔設置，籽晶位于坩堝壁限定形成的腔體內。由于籽晶不與坩堝壁直接接觸，也不與封帽直接接觸，使得生長在籽晶上的晶體也不會與坩堝和封帽直接接觸，使晶體在生長過程中不容易出現應力集中和晶體開裂現象。本發(fā)明避免了籽晶、生長在籽晶上的晶體與容器壁直接接觸，防止了生長和降溫過程中的應力集中、粘連、開裂現象，防止了空洞、起泡等缺陷生成，提高了晶體的結晶質量。由上述氣相晶體生長方法制得的氧化鋅晶體具有更高的質量，能夠滿足更多應用要求。

技術領域

本發(fā)明涉及晶體制備技術領域，具體而言，涉及一種氣相晶體生長方法及由該方法生長出的氧化鋅晶體。

背景技術

氧化鋅單晶體是一種具有寬帶隙的直接禁帶半導體材料，在室溫下的禁帶寬度為3.4eV，激子結合能高達60meV，氧化鋅單晶的晶格常數與氮化鎵非常接近，可以作為生長高質量氮化鎵和其他氮化物外延材料的理想襯底。相比于碳化硅、氮化鎵等寬帶隙材料，氧化鋅具有穩(wěn)定性高、抗輻射能力強、價格較低、資源豐富等優(yōu)勢。氧化鋅在光致發(fā)光、紫外探測、高能射線射探測、藍光LED，光通訊、壓電轉換等領域有著廣闊的應用前景。

目前，氧化鋅單晶體的生長方法有水熱法、熔體法、助熔劑法、氣相法等。商用的氧化鋅單晶體多為水熱法生長，但水熱法容易在晶體中引入金屬離子雜質，晶體純度受到影響；熔體法生長氧化鋅晶體條件苛刻，生長難度大，生長的晶體易開裂；助熔劑法生長的氧化鋅晶體雜質含量高，晶體缺陷多。氣相法生長氧化鋅單晶體的優(yōu)勢是避免了助熔劑法、水熱法對晶體的污染，純度較高，生長溫度和對設備的要求比熔體法低，生長速率相對較快。利用這種方法生長出的氧化鋅單晶體成分均一性和純度較好，適合制作高品質的光電子器件。

但是，現有公知的氧化鋅單晶體的氣相生長法存在不足。在現有的氣相法中，生長的晶體容易出現應力集中和開裂現象；另一方面，揮發(fā)性氣氛或者雜質容易揮發(fā)進入晶體使得晶體內部出現空洞、氣泡等缺陷，造成晶體質量下降。

類似的，在現有公知的II-VI族化合物半導體如ZnSe、CdS、CdSe等多種晶體的氣相生長技術中，也存在上述的應力集中、晶體開裂，以及空洞、氣泡等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種氣相晶體生長方法，該方法能夠避免晶體生長中應力集中、開裂、空洞、氣泡等現象，生長出質量更好的晶體。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種由該方法生長出的氧化鋅晶體，該晶體的結晶質量較高。

本發(fā)明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發(fā)明提出一種氣相晶體生長方法，主要包括以下步驟：

將懸掛有籽晶的封帽固定在裝有原料的坩堝上。籽晶與所述封帽、坩堝壁均為間隔設置，籽晶位于坩堝壁限定形成的腔體內。

本發(fā)明提出一種氧化鋅晶體，其主要采用上述氣相晶體生長方法制得。

本發(fā)明實施例提供的氣相晶體生長方法及氧化鋅晶體至少具有以下有益效果：

一種氣相晶體生長方法，包括將懸掛有籽晶的封帽固定在裝有原料的坩堝上。籽晶與所述封帽、坩堝壁均為間隔設置，籽晶位于坩堝壁限定形成的腔體內。由于籽晶不與坩堝壁直接接觸，也不與封帽直接接觸，使得生長在籽晶上的晶體也不會與坩堝和封帽直接接觸，使晶體在生長過程中不容易出現應力集中和晶體開裂現象。若籽晶和坩堝直接貼合接觸，貼合處的氣氛容易揮發(fā)進入晶體，致使晶體內出現空洞、起泡等缺陷，造成晶體質量大大下降。由上述氣相晶體生長方法制得的氧化鋅晶體具有更高的質量，能夠滿足更多應用要求。

附圖說明