[发明专利]一种利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置和方法

权利要求书

1.一种利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置，它包括氧化铝炉膛(7)，石英内衬管(10)，后控温热偶(6)，后控温热偶(9)，石英坩埚(8)，其特征在于：

整个炉体外面是由不锈钢做成的炉体外壳(4)，外壳(4)和氧化铝炉膛(7)之间用炉体保温棉(2)隔绝保温，整个炉体保温棉(2)被中间隔热块(3)分成两部分独立的控温区，高温段与低温段的长度之比为：1:1～1:2，其分别由前控温热偶(9)和后控温热偶(6)控制炉体的温度。石英内衬管(10)在氧化铝炉膛中(7)中，石英内衬管(10)中放置石英坩埚(8)炉膛前后分别用炉口保温块(1)和炉底保温块(5)堵住。

2.如权利要求1所述的利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置，其特征在于：所述的保温棉(2)为硅酸铝质陶瓷纤维散棉。

3.如权利要求1所述的利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置，其特征在于被中间隔热块(3)为莫来石质轻质隔热砖。

4.如权利要求1所述的利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置，其特征在：所述的炉口保温块(1)，炉底保温块(5)的材质为硅铝质塞拉纤维毯。

5.一种基于权利要求1所述利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置的碲锌镉多晶合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1)在洁净的石英管内部通过丙酮裂解涂上一层均匀牢固的碳膜；

2)取碲，锌，镉，按照Cd_1-xZn_xTe中Zn组分的要求，称量7N的Te，Zn，Cd按照一定的排布方法依次放入石英管中，管口处和管底处都是Te块；

3)将装好料的石英管放入除气炉中，开启真空泵抽真空，当真空度达到1×10^-5Pa～5×10^-5Pa时开始升温除气炉，除气炉温度范围在200～300℃。当真空度达到1×10^-6Pa～5×10^-6Pa时，将石英管封合。再依次停止抽真空和除气炉降温，降温速率为5℃/h；

4)将石英管放入合成炉中，开始升温和降温工艺：

①高温区以1～8℃/min的速度升到460～520℃，低温区以1～6℃/min的速度升到320℃～400℃，恒温1～3小时，使得高温区和低温区的温度差值在60～200℃之间；

②以1～6℃/min的速度将高低温区升温，高低温区的温度范围分别为到1100～1140℃，1100～1140℃，均匀化恒温时间为10～20小时；

③以1～2℃/min的速度将高低温区的温度分别降至1000℃～1100℃的范围内；

④以1～4℃/min的速度将高低温区的温度分别降至10℃～100℃的范围内；

5)打开炉膛，取出石英管，打开石英管，在超净室中取出碲锌镉产品。

6.如权利要求6所述的一种基于权利要求1所述利用温度梯度合成碲锌镉多晶的合成装置的碲锌镉多晶合成方法，其特征在于：在步骤2)中所述的Te，Zn，Cd的排布方法如下：

①石英管涂炭长度为L，Te块平均直径为D₁，Cd棒平均长度为D₂，Zn排在Cd层中；

②L＝N(D₁+D₂)+D₁，N≈3～8，N即为Te+Cd的排布层数。