[發明專利]一種碲鋅鎘籽晶的制備裝置和方法

在審

• 申請號: 202011157508.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114481328A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 趙文;姜軍;陳少璠;孔金丞;趙增林;庹夢寒;劉永傳;李增壽;蔡春江;賀政;唐清云
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B11/14
• 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

1.一種碲鋅鎘籽晶的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，配料

在百級超凈間內，將高純原材料Te、Cd和Zn按化學計量比進行稱量，將原材料混合后裝入籽晶生長坩堝本體(1)內，將籽晶生長坩堝(1)和碲鋅鎘多晶一起裝入坩堝支架(2)的蜂窩狀孔洞內，并將碲鋅鎘多晶、坩堝本體(1)和坩堝支架(2)一起裝入石英安砙(3)中，經抽真空后密封燒結；

步驟2，裝爐

將密封燒結好的石英安砙裝入晶體生長爐(5)中；為了滿足晶體生長爐和實際工藝的需求，將石英安砙固定在晶體生長爐中的石英安砙支撐架(6)上；

步驟3，晶體生長

根據碲鋅鎘晶體生長溫場的需求，通過控制晶體生長爐(5)的加熱器調控溫場，并移動石英安砙支撐架(6)，實現晶體生長固液界面的移動，從而實現碲鋅鎘晶體的生長；

步驟4，降溫

待晶體生長完成后，斷開晶體生長爐(5)的加熱器電源，使碲鋅鎘晶體溫度降到室溫；

步驟5，選取籽晶

晶體生長完成后，將石英安砙割開，取出碲鋅鎘晶體，選取長度不少于30mm的碲鋅鎘單晶作為籽晶。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

所述高純原材料Te、Zn和Cd的純度≥7N。

3.一種用于實現如權利要求1或2所述的制備方法的碲鋅鎘籽晶的制備裝置，其特征在于：

包括籽晶生坩堝本體(1)、坩堝支架(2)、石英安砙(3)、晶體生長爐(5)、石英安砙支撐桿(6)及加熱器；

所述坩堝支架(2)內部設置有多個蜂窩狀孔洞；

所述碲鋅鎘材料(4)裝入籽晶生長坩堝本體(1)并置于坩堝支架(2)內部的蜂窩狀孔洞中；

所述坩堝支架(2)裝入到石英安砙(3)內；

所述石英安砙支撐架(6)位于晶體生長爐(5)內；

所述石英安砙(3)放置在石英安砙支撐架(6)上；

所述晶體生長爐(5)內設置有加熱器，所述加熱器位于石英安砙(3)外部，自上而下設置有高溫區加熱器Sa、梯度區加熱器Sb和低溫區的熱器Sc三組，每組呈水平對稱設置；

所述石英安砙支撐架(6)可通過外來機械設備由高溫區向低溫區緩慢移動。

4.根據權利要求3所述的制備裝置，其特征在于：

所述籽晶生長坩堝本體(1)為非等徑圓筒狀，其尖端直徑為5-7mm，其尾端直徑為8-10mm，其高度為40-60mm。

5.根據權利要求3所述的制備裝置，其特征在于：

所述坩堝支架(2)為圓柱體，其圓柱體的外直徑為85-90mm，其外壁高度比所述籽晶生長坩堝本體(1)的高度高20-30mm；其內部為蜂窩狀結構填充，蜂窩狀孔洞的直徑比所述籽晶生長坩堝本體(1)的外直徑大0.1mm，其蜂窩狀的孔洞高度等于坩堝本體(1)的高度。

6.根據權利要求3所述的制備裝置，其特征在于：

所述石英安砙(3)的幾何結構為圓筒狀，內直徑略大于坩堝支架(2)的外直徑，保證坩堝支架能夠放置其中，壁厚≥5mm，下端為一定角度的錐度，保證石英安砙能穩固在支撐桿上，石英安砙(3)的等徑段高度為180-200mm。

7.根據權利要求3所述的制備裝置，其特征在于：

所述石英安砙支撐架(6)由熱導率較高的材質制備，其上端面形狀與石英安砙(3)的外形吻合，可以對石英安砙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。

8.根據權利要求3至7任一項所述的制備裝置，其特征在于：

所述籽晶生長坩堝本體(1)的材質為熱解氮化硼pBN。

9.根據權利要求3至7任一項所述的制備裝置，其特征在于：

所述坩堝支架(2)由石英或者石墨材料制成。

10.根據權利要求3至7任一項所述的制備裝置，其特征在于：

所述石英安砙支撐架(6)由熱氮化硅或者碳化硅制備。