[發明專利]一種氣相生長ZnTe單晶體的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910425527.1
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN110093667A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 鄭律;馬可軍;俞振中;門楠
• 申請（專利權）人: 浙江森尼克半導體有限公司
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B23/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明公開了一種氣相生長ZnTe單晶體的裝置及方法，該裝置包括：加熱爐，延軸向依次包括恒溫區和線性降溫區，所述加熱爐具有貫通所述兩個溫區的爐腔；石英管，安置在所述加熱爐的爐腔中且二者能夠沿爐腔軸向相對移動；組合石英舟，由主舟、料舟和長晶套管組成。該裝置具有第一工作狀態和第二工作狀態，在所述第一工作狀態時，所述主舟與長晶套管分離，抽石英管內氣壓至10^?5Pa然后沖入氬氣。在所述第二工作狀態時，主舟與長晶套管由石英磨砂連接，主舟內形成密閉空間，加熱料舟至目標溫度，控制加熱爐以一個與晶體生長速率相匹配的恒定速度沿爐腔軸向移動，從而使在長晶過程中ZnTe晶體的固氣界面始終保持恒定的生長溫場環境，實現ZnTe單晶的穩定生長。

技術領域

本發明屬于單晶材料制備領域，具體涉及一種氣相生長 ZnTe單晶體的裝置及方法。

背景技術

ZnTe晶體是一種II-VI族化合物半導體材料,晶體具有面心立方結構，禁帶寬度2.26ev，并可隨著重摻雜適當提高與變化，是一種十分優異的制作太陽能電池與高亮度LED發光材料。特別地，由于ZnTe晶體具有十分明顯的非線性光學性質和優良的透光特性，在當今太赫茲技術受到高度重視與開發應用時期，ZnTe晶體作為一種太赫茲波發射與接收器件材料，受到了極為廣泛的關注。ZnTe晶體材料熔點高達1300℃，這使得該類材料的生長制備變得十分困難。另外，由于晶體蒸氣壓與雜質及缺陷控制難度增加、蒸發用石英坩堝容易變形等因素，ZnTe體晶的生長變得十分困難。相對于熔體生長，物理氣相輸運法(PVT)不失為目前生長ZnTe單晶體的一個行之有效的技術，該技術具有長晶溫度低、晶體完整、性能好等優點。

發明內容

本發明的目的是提供了一種氣相生長ZnTe單晶體的裝置及方法，可以使ZnTe晶體的固氣界面保持恒定的生長環境，實現ZnTe 單晶的穩定生長。

本發明采用的技術方案如下：

一種氣相生長ZnTe單晶體的裝置，包括：

加熱爐，包括恒溫區和線性降溫區兩個溫區，所述加熱爐具有貫通所述兩個溫區的爐腔；

石英管，插設在所述加熱爐的爐腔中且二者能夠沿爐腔軸向相對移動，所述石英管具有內腔，一端密封，一端開口，可抽真空。

組合石英舟，所述組合石英舟由主舟、料舟和長晶套管組合而成，且三者可分離。所述料舟為開放式石英舟，用于放置ZnTe 多晶顆粒；所述主舟是一端密閉，一端有磨砂開口的石英舟，封閉一端放置料舟，開放一端用于連接長晶套管。所述長晶套管為具有磨砂口和一根石英棒的組合石英件，其磨砂口可與主舟磨砂口連接密封，磨砂口與石英棒相接處呈尖端狀。

法蘭，所述法蘭可安裝于石英管開放端，法蘭上開有一抽氣孔和一密閉的活塞口，長晶套管的石英棒穿過活塞口且可在保持密閉的條件下軸向水平移動。

進一步的，所述的加熱爐由驅動裝置驅動從而實現相對石英管的移動，所述恒溫區及線性降溫區沿爐腔軸向依次排列。加熱爐恒溫區的范圍大于料舟所能相對移動的最大范圍，即在晶體生長過程中，料舟始終位于恒溫區。

進一步的，該裝置還包括設于所述料舟底部和長晶套管尖端的測溫電偶，長晶套管中石英棒起到了溫度引導的作用，使其尖端處形成溫度凹點，有利于晶體的生長。還包括控制器，和所述測溫電偶以及所述驅動裝置電連，用于獲取所述測溫電偶檢測的內腔溫度數據，并根據獲取到的內腔溫度數據向所述驅動裝置發出調節速率或停止移動的控制信號，以控制加熱爐相對石英管的移動。此外，所述的加熱爐可采用電加熱爐。可水平設置或者豎直設置。

進一步的，石英管可抽真空，優選10^-5Pa以下。

進一步的，所述石英管上設有與內腔相通的用于抽真空后向內充氬氣的換氣口，石英管中可充氬氣，氬氣壓強可調節，以便調節單晶生長速度。