[发明专利]一种大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法，本发明通过对大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法创新性的设计，使得该方法能够稳定的控制晶体生长过程中的热应力以及In‑Sb比例，降低位错的遗传效应，抑制位错形成和增殖，降低位错密度，最终提高InSb材料的质量。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法。

背景技术

InSb材料是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，具有闪锌矿结构，在3～5μm中波波段拥有将近100％的量子效率，常被用于制备中波段红外探测器。InSb FPA由于制备工艺已相当成熟，已被广泛应用于红外探测和天文观察等民用红外系统中，并取得了很好的结果。世界上锑化铟探测器已由最早的单元光敏器件发展到现在的大规模焦平面阵列FPA。更大规模、更高性能探测器需要更大尺寸的，质量更优的材料。

InSb晶体主流制备技术Czochralski法。Czochralski法是将高纯原材料装入炉膛，充入氢气气氛，使用电阻或者感应加热将装在高纯度石英坩埚中的原材料熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、缩颈、转肩、等径生长、收尾等过程，生长出晶体。InSb材料的临界屈服应力小，极易产生位错缺陷。所以如何避免生长InSb材料的过程中产生位错成为现在亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法，以解决现有技术中InSb晶体生长过程以产生位错的问题。

本发明提供了一种大尺寸111晶向低位错密度InSb晶体生长方法，包括：

在放肩阶段：保持InSb晶体直径按照控制放肩角度5°～20°，放肩角度浮动≤±5°，进行直径生长；

在等径阶段，稳定InSb晶体的生长条件，以使InSb晶体直径角度浮动≤±5°；

在收尾阶段，InSb晶体按照收尾角度为-5°～-30°，收尾角度浮动≤±5°进行直径减小。

可选地，在生长开始阶段使用缩颈方法，以降低InSb籽晶下晶时的温度冲击而产生的位错。

可选地，所述缩颈方法的缩颈直径约为籽晶直径的1/3～4/5，缩颈长度为2mm～50mm。

可选地，在装料时，装入In：Sb＝1：1.01～1.1的摩尔比的原材料，以降低In-Sb比例失衡。

可选地，控制InSb晶体在预设时间内完成生长，以避免锑的比例偏离化学计量比例。

可选地，通过控制环境气体压力和流速以减少沉积路径；

所述环境气体压力≥1.1个大气压，气体流速≥1L/min，且加热冷室壁至100℃～500℃。

可选地，保持InSb晶体直径按照控制放肩角度5°～20°，放肩角度浮动≤±5°，进行直径生长，包括：通过控制拉速参数、转速参数和温度梯度参数，以使InSb晶体直径按照控制放肩角度5°～20°，放肩角度浮动≤±5°，进行直径生长。

本发明有益效果如下：

本发明通过采用新的晶体生长工艺，可以使大尺寸InSb晶体位错密度大幅降低，从而极大的提高了晶体质量和成品率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明