碲化锌单晶的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107201548A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710321706.1(22)申请日2017.05.09(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人刘长友汤庆凯姬磊磊肖宝雷浩谢鹏飞介万奇(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C30B29/48(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称碲化锌单晶的制备方法(57)摘要本发明公开了一种碲化锌单晶的制备方法，用于解决现有方法制备的碲化锌单晶质量差的技术问题。技术方案是将高纯的碲单质和合成的碲化锌多晶料放入石英坩埚中，在高真空下熔封。然后，将石英坩埚放入ACRT型五温区晶体生长炉中。首先以一定的升温速率加热，得到预先设定的温场，保温一段时间，坩埚以0.1-0.2mm/h的速率下降，晶体生长的温度梯度为10±1℃/cm和结晶温度为1060±1℃；生长过程中温场一直不变，晶体生长后以3℃/h降温，降温时间为50h，然后以5℃/h的速率降温，降温时间为100h，最后关闭电源，炉冷。获得了具有足够长度、结晶质量好的ZnTe晶体。CN107201548ACN107201548A权利要求书1/1页1.一种碲化锌单晶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、清洗两根石英坩埚上的油污，并将石英坩埚浸泡在分析纯丙酮中24h；将石英坩埚浸泡在浓盐酸和浓硝酸体积比为3:1的溶液中24h；将石英坩埚浸泡在浓度为10％的氢氟酸溶液中30min，取出石英坩埚，用去离子水清洗，于100℃下烘干；步骤二、将纯度为99.9999％的锌和碲单质原料装入清洗处理后的第一石英坩埚中，抽真空至10-5Pa量级时熔封，合成多晶料；步骤三、将清洗处理后的第二石英坩埚放入管式炉，通过热分解丙酮使第二石英坩埚内壁附着一层石墨态的碳膜；步骤四、将物料由下往上按照碲单质、碲化锌多晶料的顺序放入第二石英坩埚中，抽真空至10-5Pa量级时，进行熔封；步骤五、将第二石英坩埚放入五温区晶体生长炉中，第一段设定温度为1087℃，第二段设定温度为1080℃，第三段设定温度为1118℃，第四段设定温度为850℃，第五段设定温度为875℃，五温区晶体生长炉加热24h后保温，碲单质开始熔融并开始熔融碲化锌多晶；步骤六、五温区晶体生长炉温度不发生变化，通过控制系统移动坩埚，使坩埚尖端温度在1060±1℃数值，此位置的温度梯度为10±1℃/cm；打开ACRT坩埚旋转系统，维持时间为48h，碲熔剂达到饱和；步骤七、石英坩埚旋转结束后，打开下降控制，使石英坩埚以0.1-0.2mm/h的速率下降，石英坩埚下端温度降低，饱和溶解度降低开始析出碲化锌晶体，同时溶剂熔区开始上移，继续溶解碲化锌多晶料，实现碲化锌单晶生长；生长400-500h后，停止石英坩埚下降，五温区生长炉同时以3℃/h的降温速率降温，降温时间为50h，然后以5℃/h的速率降温，降温时间为100h，最后关闭程序，炉冷降到室温。2CN107201548A说明书1/4页碲化锌单晶的制备方法技术领域[0001]本发明属于Ⅱ-Ⅵ族半导体材料制备领域，特别涉及一种碲化锌单晶的制备方法。背景技术[0002]ZnTe为II-VI直接带隙的化合物半导体，室温带隙宽度为2.26eV，可用于制备黄色和绿色发光二极管(LED)和激光二极管(LD)。ZnTe具有良好的相位匹配特性和较好的光电性质，作为光整流产生和探测THz辐射的器件具有很大的应用价值。相对于其它的II–VI族化合物半导体材料，ZnTe的生长及表征的研究相对较少，缺乏足够的实验结果来支撑晶体制备及器件研究工作的深入展开。目前，ZnTe晶体的价格高，结晶质量还有待提高，严重制约相关研究的开展。因此，高效地生长出高质量的ZnTe体单晶是非常关键的。[0003]根据生长ZnTe单晶的母相不同，可以将制备碲化锌单晶的方法分为：气相法、熔体法、溶剂法。气相法生长ZnTe晶体是将多晶料密封在坩埚中，然后置于有温度梯度的生长炉中，利用原材料的升华、气相输运及重结晶生长出晶体。熔体法生长ZnTe晶体时原料符合化学计量比，在一维温度梯度中，熔体随温场的降低，晶体进行定向生长。溶剂法生长ZnTe晶体是从添加了可以降低体系结晶温度的溶剂的溶液中生长ZnTe晶体，通常选用Zn或Te溶剂。[0004]文献1“UenWY,ChouSY,ShinHY,etal.CharacterizationsofZnTebulksgrownbytemperaturegradientsolutiongrowth[J].MaterialsScienceandE