[發明專利]一種用于碲鋅鎘晶體制備過程中生長坩堝的SiC支撐托

有效

• 申請號: 202011156052.X
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114481288B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 趙鵬;姜軍;孔金丞;陳少璠;趙文;庹夢寒;袁綬章;王靜宇;姬榮斌
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/48
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明涉及一種用于碲鋅鎘晶體制備過程中生長坩堝的SiC支撐托，包括底座基體，該基體為圓柱體生長坩堝支撐托，其上端面為與生長坩堝底面形狀吻合的弧面凹槽，弧面凹槽截面弧形所在圓的外直徑與生長坩堝等徑段的外徑相同，內直徑比生長坩堝的籽晶部分外徑略大并用SiC粉填充，弧面凹槽凹面與底座基體的外側成圓角過渡。底座基體的下端面挖去一個與底座基體同心的一個圓柱體，用于嵌套于晶體生長的長晶桿頂端，保證晶體能穩固在生長爐中間。底座基體的長度和生長坩堝等徑部分的長度相同。本發明在碲鋅鎘晶體生長過程中，及時提取碲鋅鎘晶體中的熱量，幫助建立理想的晶體生長熱場條件，穩定固液界面的形態，極大改善了碲鋅鎘單晶的質量和單晶率。

技術領域

本發明涉及晶體制備領域，具體涉及一種用于碲鋅鎘晶體制備過程中生長坩堝的SiC支撐托。

背景技術

眾所周知，在溶體法生長單晶過程中，控制固液界面的形狀和穩定性是單晶生長工藝的核心，能否得到一個有利、穩定的固液界面是獲得完整單晶以及提高晶體質量的關鍵。而固液界面的形狀又主要取決于晶體生長過程中熱量的輸運情況。固液界面處的熱量輸運主要包括與高溫區的熱量交換，與低溫度的熱量交換，與周圍環境的熱量交換。因此，控制固液界面處的熱量的輸運，提供一個合適而穩定的溫場，在溶體法生長單晶的過程中是非常重要的。

固液界面處的熱量輸運分為兩個矢量方向，一個是沿軸向的，稱為軸向熱流(QC)，另一個是沿徑向的，稱為徑向熱流(QR)。在溶體法生長單晶的過程中，理想的固液界面是不存在徑向熱流僅存在軸向熱流的平狀固液界面，或者徑向熱流是由周圍環境輸運給晶體的凸形固液界面。

但碲鋅鎘晶體在生長過程中，由于固態的熱導率低于液態的熱導率，導致隨著生長固液界面的上升，軸向熱流不斷減小，徑向熱流不斷增強，固液界面的形狀及穩定性受到影響，變成不利于單晶生長的凹液面。同時，這種不穩定的固液界面容易使晶體在生長過程中誘發新晶核，導致晶體缺陷增多。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種碲鋅鎘晶體制備過程中使固液界面形狀更加穩定的生長坩堝SiC支撐托，這種支撐托相比于傳統的支撐托具備更高的熱導率，可以及時提取晶體生長過程中的熱量，建立更加理想的晶體生長熱場條件，穩定晶體生長過程中固液界面的形狀。

本發明所采用的技術方案是：

一種用于碲鋅鎘晶體制備過程中生長坩堝的SiC支撐托，包括底座基體，所述的底座基體為SiC材料制備的圓柱體生長坩堝支撐托，呈柱體形狀，底座基體的上端面為與生長坩堝底面形狀吻合的弧面凹槽，弧面凹槽截面弧形所在圓的外直徑與生長坩堝等徑段的外徑相同，內直徑比生長坩堝的籽晶部分外徑略大，弧面凹槽凹面與底座基體的外側成圓角過渡。底座基體的下端面挖去一個與基體同心的一個圓柱體，用于嵌套于晶體生長的長晶桿頂端。底座基體的長度和生長坩堝等徑部分的長度相同。

進一步地，所述底座基體為圓柱體形狀。

進一步地，所述SiC支撐托適用于垂直布里奇曼法(VB)和垂直溫度梯度凝固法(VGF)生長碲鋅鎘單晶。

本發明的工作原理：

將挖去與底座基體同心圓的圓柱體后的SiC支撐托嵌套在碲鋅鎘體晶的長晶桿頂端，長晶桿的外徑與圓柱體的外徑相同，保證晶體生長過程中，不存在晃動作用。由于弧面凹槽界面弧形的圓的外徑與生長坩堝的外徑相同，且弧面凹槽2的形狀與生長坩堝底面形狀完全吻合，所以弧面凹槽2與生長坩堝外壁接觸面積達最大，可以對生長坩堝達到有效的支撐和保護作用，同時及時的提取晶體生長過程中生長坩堝底部的熱量，在減小應力對生長坩堝損傷的同時，建立更加穩定、理想的晶體生長熱場條件。圓角可避免底座對生長坩堝的損傷。

本發明的有益效果：