[發明專利]一種維持ZnTe晶體穩定性的方法

在審

• 申請號: 202010819993.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111962137A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 徐亞東;孫俊杰
• 申請（專利權）人: 南京公誠節能新材料研究院有限公司
• 主分類號: C30B9/12
• 分類號: C30B9/12;C30B29/46;C30B33/02;B08B3/08;B08B3/12
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

本發明公開了一種維持ZnTe晶體穩定性的方法，包括采用Te熔劑?TGSM技術生長ZnTe電光晶體；探索摻雜對Zn空位的補償原理和效率；選取Zn粒作為退火源，將ZnTe晶體插在石英支架上固定于石英管內的一端，退火源金屬Zn粒裝入退火管的另一端，將退火管內抽成真空，然后熔封退火管；將退火管裝入兩段式退火爐，ZnTe晶體在Zn蒸汽氛圍中進行退火；退火后，取出退火管，將ZnTe晶體取出，去除晶體的損傷層，并對晶體表面進行打磨拋光，并進行清洗，甩干。改善熔體的對流，優化溶質的分布，生長大尺寸、低缺陷密度ZnTe單晶，優化退火工藝消除ZnTe晶體中微米尺度的Te夾雜，并實現對其電活性缺陷的調控，提高穩定性，提高晶體的電學和光學性能。

技術領域

本發明涉及ZnTe晶體技術領域，具體為一種維持ZnTe晶體穩定性的方法。

背景技術

ZnTe是一種具有優異光電性能的Ⅱ-Ⅵ化合物半導體,廣泛應用于太赫茲(THz)電磁波輻射與探測、純綠光發光二極管(LED)、激光二極管(LD)以及太陽能電池等領域,但目前大尺寸高質量ZnTe體單晶的制備技術并不成熟。ZnTe晶體生長過程中的熱力學和動力學因素是影響晶體結構缺陷的關鍵。目前關于熔體法生長ZnTe體單晶的研究較多。1964年研究人員首次采用高壓Bridgman法制備出p型ZnTe晶體。但由于裂紋、孔洞和晶界等宏觀結構缺陷的存在，使得該方法生長出來的晶體利用率較低。導致可以定向切割出的單晶尺寸小，限制了器件的大規模應用。2002年日本佐賀大學Asahi等通過使用液封技術的直拉法和垂直梯度凝固法分別制備出直徑80mm的ZnTe晶體。雖然采用B2O3液封技術一定程度抑制了Zn元素的揮發，但由于晶體生長溫度過高，導致生長態ZnTe晶體中本征點缺陷濃度和位錯密度較高。

近年來，研究人員開發出碲自助熔劑(以下簡稱Te熔劑)技術生長ZnTe晶體，可以有效降低晶體的生長溫度，并且可以減少高溫條件下從石英坩堝中擴散的雜質。2014年日本新日礦業公司采用Te熔劑技術改進的VGF法生長出ZnTe晶體。但采用Te熔劑法進行ZnTe晶體生長的一個顯著的特點是：隨著晶體生長的進行，熔體成分不斷變化導致溶質的析出溫度和析出速率在不斷變化，進而造成液/固界面的推進速率及形態不穩定，為此我們提出一種維持ZnTe晶體穩定性的方法用于解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種維持ZnTe晶體穩定性的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種維持ZnTe晶體穩定性的方法，包括如下步驟：

S1、晶體生長

采用Te熔劑-TGSM技術生長ZnTe電光晶體，通過優化ACRT參數獲得大尺寸ZnTe單晶；

S2、Zn空位的補償與晶體穩定性關系

對生長態晶體中的結構缺陷進行表征，主要探索摻雜對Zn空位的補償原理和效率，揭示富Te相及其誘導缺陷的交互作用機制及演變規律；

S3、退火管清洗

選取石英材質的退火管和支架，將退火管和支架進行清洗并烘干備用；

S4、放置晶體和退火源

選取Zn粒作為退火源，將ZnTe晶體插在石英支架上固定于石英管內的一端，退火源金屬Zn粒裝入退火管的另一端，將退火管內抽成真空，然后熔封退火管；

S5、退火改性

將退火管裝入兩段式退火爐，使得ZnTe晶體位于上方，退火源位于下方，退火爐升溫，使得ZnTe晶體在Zn蒸汽氛圍中進行退火；

S6、晶體表面處理

退火后，取出退火管，將ZnTe晶體取出，去除晶體的損傷層，并對晶體表面進行打磨拋光，并進行清洗，甩干。