[发明专利]一种零位错P型锗单晶制备方法

说明书

本发明属于锗单晶生长技术领域，具体涉及一种零位错P型锗单晶制备方法，包括缩颈生长，所述缩颈生长的方法为：向上缓慢提拉籽晶，控制提拉速度8～10mm/h，保持单晶棒直径在2～12mm，采用逐渐放大直径的缩颈生长方式，持续提拉生长长度800～1000mm，通过本发明的技术方案，极大的降低了大尺寸锗单晶的位错密度，特别的可获得位错密度为零的6英寸锗单晶，更加适用于锗衬底化合物半导体叠层电池所要求的电学性能。

技术领域

本发明属于锗单晶生长技术领域，具体涉及一种零位错P型锗单晶制备方法。

背景技术

随着卫星技术的发展，对太空太阳能电池光电转换效率提出更高的要求。进一步降低锗单晶衬底的位错，减少载流子复合中心，提高卫星太阳能锗衬底叠层化合物电池光电转换效率，成为迫切需要解决的问题。

专利《镓重掺杂低位错锗单晶的生长方法》，专利号：CN201410140741.X，公开一种对锗单晶生长控制工艺的改进，其公开的方法中，对直径为100mm 左右（4英寸）生长的锗单晶位错密度最优能控制在500 cm^-2，但是针对大尺寸锗单晶即直径大于150 mm（6英寸）的锗单晶，其技术方案得到的锗单晶位错密度较大，高达1000cm^-2，无法满足更高性能的太空太阳能电池生产制造的需要。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种零位错P型锗单晶制备方法，以解决大尺寸锗单晶位错密度大的问题。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种零位错P型锗单晶制备方法，包括缩颈生长，所述缩颈生长的方法为：向上缓慢提拉籽晶，控制提拉速度8～10mm/h，保持单晶棒直径在2～12mm，采用逐渐放大直径的缩颈生长方式，持续提拉生长长度800～1000mm。

进一步的，还包括以下步骤

（1）物料装填；

（2）抽真空洗涤长晶腔室；

（3）升温融化物料：启动加热程序，至区熔锗锭形成熔体，调整导流筒距离熔体间距 4～5mm，设定埚转2～3rpm，晶转 4～5rpm；

（4）去除熔体表面浮渣：调整电源电流，恒定发热体功率，保持锗熔体温度950 ±5℃，恒温5h，然后检查熔体，去除可能出现的浮渣；

（5）籽晶熔接；

（6）缩颈生长后进行扩径生长，所述扩径生长：设定提拉速度控制在9～11 mm/h；

（7）等径生长：设定提拉速度控制在 8～10 mm/h。

进一步的，所述物料填装包括将区熔锗锭填装于石墨坩埚中，其特征在于，在进行物料填充前包括以下步骤：

（1）去除石墨坩埚灰份杂质：将石墨坩埚置于长晶炉内，抽真空到1×10^-6Kpa，充保护性气体至炉内压力78Kpa，分别数次加热到300～1300℃并恒温8h，将副室升起并旋开，取出石墨坩埚迅速放入5±1℃，电阻率为18兆的超净水中，冷却至室温取出石墨坩埚晾干，每次加热清洗需重新更换一次超净水；

（2）清洗区熔锗锭：用优级纯硝酸溶液、氢氟酸溶液和盐酸溶液、双氧水溶液清洗，用电阻率为18兆的超净水冲洗，然后用甲醇淋洗脱水，用纯度大于5N的氮气吹干区熔锗锭。

进一步的，所述步骤（1）中进行至少三次石墨坩埚除杂，三次加热的温度分别为300℃、800℃和1300℃。

进一步的，所述步骤（2）的具体清洗步骤为：

第一步，使用优级纯硝酸溶液和优级纯氢氟酸溶液按照体积比3～4:1配制溶液，腐蚀清洗区熔锗锭5～10分钟；

第二步，取出经腐蚀清洗的区熔锗锭用电阻率为18MΩ·cm的超净水冲洗；

第三步，配制优级纯盐酸溶液、优级纯双氧水、18MΩ·cm的超净水体积比1:1:4～5的溶液，腐蚀清洗区熔锗锭10～15分钟；