[发明专利]一种用于InP晶体生长的坩埚及InP晶体的生长方法

权利要求书

1.一种用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：包括第一坩埚、坩埚帽和第二坩埚；

第一坩埚为从上往下依次由第一体部、第一肩部和第一籽晶腔组成的一体成型的开口向上的中空石英管；

第二坩埚为从上往下依次由第二体部、第二肩部、缩颈腔和第二籽晶腔组成的上下两端均开口的中空PBN陶瓷坩埚；

第二坩埚位于第一坩埚内侧，且第二体部位于第一体部内侧，第二肩部位于第一肩部内侧，缩颈腔和第二籽晶腔位于第一籽晶腔内侧，第二体部的长度小于第一体部的长度；

坩埚帽为顶部半球形、且开口向下的石英帽，坩埚帽外径不小于第二坩埚外径、且小于第一坩埚内径；坩埚帽开口向下地位于第一坩埚内，且坩埚帽位于第二坩埚的上方，坩埚帽与第二坩埚之间留有间隔。

2.如权利要求1所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：第一坩埚、第二坩埚和坩埚帽的纯度均在5N及以上。

3.如权利要求1或2所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：第二坩埚上，缩颈腔长度为第二籽晶腔长度的2～10倍。

4.如权利要求1或2所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：第二坩埚的外径比第一坩埚的内径小1～3mm。

5.如权利要求1或2所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：第一肩部和第二肩部的夹角和高度一致；第一籽晶腔的长度不小于缩颈腔和第二籽晶腔长度之和。

6.如权利要求1或2所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：坩埚帽与第二坩埚之间的间隔为25～35mm。

7.如权利要求1或2所述的用于InP晶体生长的坩埚，其特征在于：第一体部的长度为300～400mm，内径为80～140mm；第一肩部夹角为60～120°，高为40～60mm；第一籽籽晶腔的内径为6～12mm，长度为100～140mm；坩埚帽底部外径为80～120mm，高度为80～120mm；第二体部外径为80～120mm，长度为130～170mm；第二肩部夹角为60～120°，高度为40～60mm；缩颈腔长度为70～110mm；第二籽晶腔长度20～40mm。

8.利用权利要求1-7任意一项所述的用于InP晶体生长的坩埚生长InP晶体的方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：

1)备料：将第一坩埚、第二坩埚、坩埚帽、InP多晶料和籽晶清洗完成后，将籽晶装入第二坩埚的第二籽晶腔，再将InP多晶料、B₂O₃、高纯红磷和掺杂剂放入第二坩埚后，随第二坩埚一起放入第一坩埚，使第二坩埚的缩颈腔和第二籽晶腔完全处于第一坩埚的第一籽晶腔内部，再将坩埚帽开口向下放入第一坩埚内部、且与第二坩埚上边缘留有间隔，将第一坩埚内部抽真空后，使用氢氧焰将第一坩埚与坩埚帽沿周边焊封在一起；

2)熔料：将焊封好的第一坩埚装入InP单晶生长VGF炉，密封后开始进行升温，使第二坩埚B点到F点温度到InP熔点温度1062℃以上，A点到B点温度在1062℃以下，将第二坩埚肩部和体部内的原料完全融化，部分熔体流入缩颈腔，但第二籽晶腔内部籽晶未熔，其中，第二籽晶腔的底部为A点、顶部为B点，缩颈腔的顶部为C点，第二肩部的顶部为D点，第二体部顶部为F点；

3)熔种：恒温使熔融原料处于均质状态，调整温度使A点温度处于1062℃以下，B点温度处于1062℃以上，使籽晶部分熔融与熔体熔接；

4)缩颈：控制加热器加热功率使第二籽晶腔和缩颈腔快速降温，使缩颈腔内部熔体沿籽晶晶向快速生长；

5)生长：降低降温速率，使第二肩部和第二体部的熔体沿缩颈腔中的晶体晶向生长，生长完成后，降低温度取出晶体。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤3)中，恒温的时长为20±2h；步骤4)中，降温速率为30±2℃/h，降温时间为1.5±0.2h。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于：步骤5)中，生长时的降温速率为2±0.2℃/h，降温时间为100±2h；生长完成后的以30±2℃/h降温至150℃以下，取出生长完成的晶体。