移动碲溶剂熔区法生长碲锌镉晶体的方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101871123A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101871123A(43)申请公布日2010.10.27(21)申请号201010201205.8(22)申请日2010.06.12(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人闵嘉华陈军梁小燕王东李辉张继军王林军(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.C30B13/02(2006.01)C30B29/46(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称移动碲溶剂熔区法生长碲锌镉晶体的方法及装置(57)摘要本发明涉及移动碲溶剂熔区生长碲锌镉晶体的装置和方法。属特殊晶体生长技术领域。其特点包括：分别将化学计量配比满足Cd1-xZnxTe(x＝0.04～0.8)的99.99999％的高纯原料装入两支石英管内，并向其中一支中加入质量百分数为30％～80％的过量Te，分别抽真空封结并在摇摆炉中合成得多晶棒和富Te合金；依次将籽晶、富Te合金、多晶棒装入长晶管抽真空封接后放入炉体中，富Te合金位置位于高频电磁感应加热器中，温度设置为700～950℃，以0.02～2mm/h的速度上升加热器，同时旋转长晶管；富Te合金区域由于过量Te的加入，熔点显著降低，随着上升，熔体上部不断溶解多晶棒，下部不断析出碲锌镉单晶体。采用本发明生长碲锌镉晶体显著降低了晶体的生长温度和晶体中杂质浓度。CN108723ACN101871123A权利要求书1/1页1.移动碲溶剂熔区法生长碲锌镉晶体的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：a.按照化学计量配比将满足Cd1-xZnxTe的纯度为99.99999％的高纯Cd、Zn、Te原料装入平底合料高纯石英管内，其中x＝0.04～0.8，抽真空至2.5×10-4Pa后封结石英管，并在摇摆炉中合料，得到多晶棒；b.按照化学计量配比将满足Cd1-xZnxTe的纯度为99.99999％的高纯Cd、Zn、Te原料装入另一高纯石英管内，其中x＝0.04～0.8，加入原料质量百分数为30％～80％的过量Te，抽真空至2.5×10-4Pa后封结石英管，并在摇摆炉中合料，抽真空至2.5×10-4Pa后封结石英管，得到Te合金；c.在长晶管中按照籽晶、富Te合金、多晶棒的顺序依次装料并抽真空至2.5×10-4Pa后封结石英管，其中籽晶的成分与多晶棒的成分相同；d.将长晶管放入晶体生长炉中，高频电磁感应加热器温度设置为700～950℃，电阻加热器温度设置为400～600℃，调整炉体使高频电磁感应加热器处于长晶管中富Te合金区域并使富Te合金完全熔融成为饱和溶液；保温20～50小时后以0.02～2mm/h的速度上升炉体，同时通过支撑杆使长晶管匀速旋转；直至高频电磁感应加热器走过整个石英管。2.移动碲溶剂熔区法生长碲锌镉晶体的装置，该装置由炉体(1)、长晶管(2)、可旋转支撑杆(3)所组成，其特征在于：炉体(1)由两端的电阻加热器(4)和中间的高频电磁感应加热器(5)组成，长晶管(2)放置于支撑杆(3)上，并完全位于炉体(1)内；富Te合金区位于高频电磁感应加热器(5)处；生长开始时，炉体(2)以一定的速度上升，同时支撑杆(3)以一定的速度匀速旋转。2CN101871123A说明书1/3页移动碲溶剂熔区法生长碲锌镉晶体的方法及装置技术领域[0001]本发明涉及一种移动碲溶剂熔区碲锌镉晶体生长方法和装置，属特殊晶体生长工艺技术领域。背景技术[0002]由于CdZnTe(CZT)具有较高的平均原子序数和较大的禁带宽度，所以CZT探测器具有较大的吸收系数、较高的计数率，尤其是不需任何的冷却设备就能在室温下工作，因而体积较小、使用更加方便。目前，CZT探测器的广泛应用主要受到晶体性能、体积和成本等几方面的限制，晶体的制备方法主要是采用高压布里奇曼法或改进的垂直布里奇曼法生长CZT晶体。[0003]但是，这两种方法通常为了获得高阻晶体，常采用掺入浅施主杂质来补偿晶体中的浅受主的办法来实现，但使两者浓度接近相等是难以达到的，必需引入深能级来“钉扎”剩余浅能级。但是深能级是陷阱和复合中心，如引入的深能级密度如大于1013/cm3，将极大地降低μτ(载流子寿命与迁移率的乘积)值。为此研究人员做了大量的研究工作，提出了许多方法，如设法加强浅缺陷的自补偿，以此来减少对深能级的需求。但是种种措施都要建立在晶体中杂质浓度足够低的条件下才有意义。一味地追求高纯原料不会是一条有效的途径，绝对的高纯是不可能实现的，即使采用最好的7N原料，仍然不可避免来自石英管壁、碳膜中的和装料封管过程中引入的钠等杂质元素的污染，因此开拓一种能在晶体生长过程中实现自动提纯、排杂的方