[发明专利]锑化铟晶体生长过程中放肩形貌的调节装置及调节方法

说明书

本发明涉及一种液相提拉晶体生长过程中的放肩过程的晶体形貌调节方法，特别涉及一种锑化铟晶体生长过程中放肩形貌的调节装置及调节方法。包括单晶炉装置和炉外控制装置，炉外控制装置包括：氢气流量计、氩气流量计、上位机控制装置、压力变送器、控压仪表、电控阀门、机械泵、分子泵前级阀、分子泵。由于本发明利用放肩过程中对动态气氛流量的精准控制，并通过缓慢线性的增大动态气氛流量，极大的提高了锑化铟单晶生长过程中的放肩过程持续稳定，晶体的放肩角度光滑连续，对晶体放肩过程的形貌有着较好的调节作用，有助于高质量的锑化铟单晶生长。

技术领域

本发明涉及一种液相提拉晶体生长过程中的放肩过程的晶体形貌调节方法，

特别涉及一种锑化铟晶体生长过程中放肩形貌的调节装置及调节方法。

背景技术

锑化铟晶体在所有已知Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中具有最大电子迁移率和最小带隙，在77K温度下，禁带宽度为0.228eV。能够吸收易于透过大气的红外光波，优异的半导体性能决定了其可用于制造高性能的3～5um中波红外探测器。探测器规模从单元、多元线列已发展到超大面阵焦平面阵列，工作温度提高到95K、110K、130K，提高工作温度是红外探测器未来的一个重要的研究方面。锑化铟产品广泛应用于红外追踪、制导、热成像、监视、预警和天文观察等军事与民用红外系统中。锑化铟晶体作为红外器件的衬底材料需求量越来越大，为了制备出大规模阵列、高灵敏度和高温工作的红外探测器，对锑化铟晶体的质量要求越来越高。制备出高质量、低位错的锑化铟单晶有利于红外器件的快速发展。

直拉法是用于生长大尺寸锑化铟晶体的主要制备技术。对于锑化铟单晶生长过程，由于该材料的属性很难控制放肩的角度，根源是自身的热导率较低，仅为17W/mK，生长过程中结晶潜热难以逸出，非常容易在晶体内部形成局部应力，产生位错。对于热导率较低的锑化铟晶体生长来说，使其锑化铟晶体生长放肩调节难度增大。有两种情况，第一种晶体会快速放肩，晶体直径随时间非线性快速增加，容易产生多晶和孪晶。第二种晶体很难放肩，使预放肩阶段过长，不利于晶体生长，也浪费原材料。有采用循环水冷却降温调节放肩角度，但循环的水量不易控制较难达到预想情况。理想状态下，化料完成后，调节好引晶温度，下籽晶与熔体进行熔接，缩颈排除原生籽晶中的位错后再放肩。液相法生长锑化铟单晶生长过程中放肩时间长，自身热导率低的单晶材料，晶体的放肩角度的连续光滑不易维持。

发明内容：

为了克服锑化铟材料自身缺陷，更好的朝着理想状态下生长，减少晶体缺陷，提高锑化铟晶体的质量，本发明利用精确的动态调节进气流量的方法来使得锑化铟晶体放肩过程持续稳定，放肩角度光滑连续。

本发明的技术方案是，一种锑化铟晶体生长过程中放肩形貌的调节装置，包括单晶炉装置和炉外控制装置，其特征在于：所述炉外控制装置包括：氢气流量计、氩气流量计、上位机控制装置、压力变送器、控压仪表、电控阀门、机械泵、分子泵前级阀、分子泵；所述氢气流量计和氩气流量计设置在单晶炉装置的进气孔的气管上；所述电控阀门与出气孔通过气管连接，所述机械泵通过气管与电控阀门连接，分子泵安装在炉体底部外侧，分子泵通过分子泵前级阀用气管与机械泵连接；所述压力变送器的输出端与所述控压仪表、氩气流量计、控压仪表、籽晶旋转电机、籽晶升降电机、坩埚旋转电机及坩埚升降电机连接；所述控压仪表与压力变送器通过导线连接；所述电控阀门与控压仪表通过导线连接。

一种锑化铟晶体生长过程中的放肩形貌的调节方法，其特征在于：调节方法包括以下步骤：

一、先将锑化铟多晶原料装入石英坩埚中，将坩埚放置在坩埚支撑座内；