[发明专利]一种气相生长ZnTe单晶体的装置及方法

说明书

本发明公开了一种气相生长ZnTe单晶体的装置及方法，该装置包括：加热炉，延轴向依次包括恒温区和线性降温区，所述加热炉具有贯通所述两个温区的炉腔；石英管，安置在所述加热炉的炉腔中且二者能够沿炉腔轴向相对移动；组合石英舟，由主舟、料舟和长晶套管组成。该装置具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态时，所述主舟与长晶套管分离，抽石英管内气压至10^‑5Pa然后冲入氩气。在所述第二工作状态时，主舟与长晶套管由石英磨砂连接，主舟内形成密闭空间，加热料舟至目标温度，控制加热炉以一个与晶体生长速率相匹配的恒定速度沿炉腔轴向移动，从而使在长晶过程中ZnTe晶体的固气界面始终保持恒定的生长温场环境，实现ZnTe单晶的稳定生长。

技术领域

本发明属于单晶材料制备领域，具体涉及一种气相生长 ZnTe单晶体的装置及方法。

背景技术

ZnTe晶体是一种II-VI族化合物半导体材料,晶体具有面心立方结构，禁带宽度2.26ev，并可随着重掺杂适当提高与变化，是一种十分优异的制作太阳能电池与高亮度LED发光材料。特别地，由于ZnTe晶体具有十分明显的非线性光学性质和优良的透光特性，在当今太赫兹技术受到高度重视与开发应用时期，ZnTe晶体作为一种太赫兹波发射与接收器件材料，受到了极为广泛的关注。ZnTe晶体材料熔点高达1300℃，这使得该类材料的生长制备变得十分困难。另外，由于晶体蒸气压与杂质及缺陷控制难度增加、蒸发用石英坩埚容易变形等因素，ZnTe体晶的生长变得十分困难。相对于熔体生长，物理气相输运法(PVT)不失为目前生长ZnTe单晶体的一个行之有效的技术，该技术具有长晶温度低、晶体完整、性能好等优点。

发明内容

本发明的目的是提供了一种气相生长ZnTe单晶体的装置及方法，可以使ZnTe晶体的固气界面保持恒定的生长环境，实现ZnTe 单晶的稳定生长。

本发明采用的技术方案如下：

一种气相生长ZnTe单晶体的装置，包括：

加热炉，包括恒温区和线性降温区两个温区，所述加热炉具有贯通所述两个温区的炉腔；

石英管，插设在所述加热炉的炉腔中且二者能够沿炉腔轴向相对移动，所述石英管具有内腔，一端密封，一端开口，可抽真空。

组合石英舟，所述组合石英舟由主舟、料舟和长晶套管组合而成，且三者可分离。所述料舟为开放式石英舟，用于放置ZnTe 多晶颗粒；所述主舟是一端密闭，一端有磨砂开口的石英舟，封闭一端放置料舟，开放一端用于连接长晶套管。所述长晶套管为具有磨砂口和一根石英棒的组合石英件，其磨砂口可与主舟磨砂口连接密封，磨砂口与石英棒相接处呈尖端状。

法兰，所述法兰可安装于石英管开放端，法兰上开有一抽气孔和一密闭的活塞口，长晶套管的石英棒穿过活塞口且可在保持密闭的条件下轴向水平移动。

进一步的，所述的加热炉由驱动装置驱动从而实现相对石英管的移动，所述恒温区及线性降温区沿炉腔轴向依次排列。加热炉恒温区的范围大于料舟所能相对移动的最大范围，即在晶体生长过程中，料舟始终位于恒温区。

进一步的，该装置还包括设于所述料舟底部和长晶套管尖端的测温电偶，长晶套管中石英棒起到了温度引导的作用，使其尖端处形成温度凹点，有利于晶体的生长。还包括控制器，和所述测温电偶以及所述驱动装置电连，用于获取所述测温电偶检测的内腔温度数据，并根据获取到的内腔温度数据向所述驱动装置发出调节速率或停止移动的控制信号，以控制加热炉相对石英管的移动。此外，所述的加热炉可采用电加热炉。可水平设置或者竖直设置。

进一步的，石英管可抽真空，优选10^-5Pa以下。

进一步的，所述石英管上设有与内腔相通的用于抽真空后向内充氩气的换气口，石英管中可充氩气，氩气压强可调节，以便调节单晶生长速度。