CN103633216A - 一种新型硫化镉薄膜及其生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型硫化镉薄膜，其薄膜本体包括N型硫化镉层、P型硫化镉层和有源层，N型硫化镉层和P型硫化镉层均为包括主面和C面的硫化镉单晶，其主面和C面之间的夹角为30-60°，薄膜本体由正“V”形本体和倒“V”形本体相间连接而成，相邻的正“V”形本体的“V”形中部和倒“V”形本体的“V”形中部之间设有掩膜。本发明还公开了一种新型硫化镉薄膜的生长方法，采用双加热温梯炉进行生长，双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽。本发明所述硫化镉薄膜采用“V”形凹凸结构，硫化镉薄膜与基底之间产生的较大应力能利用“V”形空间分散释放，所以不会破裂或断裂；采用本发明所述方法生长硫化镉薄膜，其韧性更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种硫化镉薄膜，尤其涉及一种不会因为较大应力而导致损坏的新型硫化镉薄膜及其生长方法。
背景技术
硫化镉是由ⅡB族元素Cd和ⅥA族元素S化合而成的半导体材料，分子式为CdS。硫化镉主要用作颜料和制造光敏电阻，其存在形式主要有粉末和晶体，在用于发光二极管制造时，硫化镉为晶体，称为硫化镉薄膜。
单晶的硫化镉薄膜应用较多，其包括主面和内斜面，其中内斜面一般称为C面，常规的单晶硫化镉薄膜的主面和C面之间的夹角范围很大，为了避免硫化镉薄膜断裂，一般选择其夹角趋近于45°的硫化镉薄膜制造发光二极管。但传统的硫化镉薄膜为平面形结构，由于其加工发光二级管时与基底（一般为硅基体）之间会产生很大的应力，该应力仍然可能会导致基底或硫化镉薄膜出现破裂或断裂损坏的情形，所以，用传统硫化镉薄膜加工发光二管依然存在容易损坏、寿命低的问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种不会因为较大应力而导致损坏的新型硫化镉薄膜及其生长方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明所述新型硫化镉薄膜，其薄膜本体包括N型硫化镉层、P型硫化镉层和有源层，所述有源层置于所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层之间，所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层均为包括主面和C面的单晶，所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层的主面和C面之间的夹角为30-60°；所述薄膜本体由正“V”形本体和倒“V”形本体相间连接而成，相邻的所述正“V”形本体的“V”形中部和所述倒“V”形本体的“V”形中部之间设有掩膜。
正“V”形本体和倒“V”形本体均具备一“V”形空间，在硫化镉薄膜与基底之间产生较大应力时，其应力能够得到有效分散。
具体地，所述正“V”形本体的“V”形夹角和所述倒“V”形本体的“V”形夹角均为60-120°；优选为80-100°；更优选为90°。
作为优选，所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层的主面和C面之间的夹角为45°。
本发明所述新型硫化镉薄膜的生长方法，其N型硫化镉层和P型硫化镉层均为硫化镉单晶，采用双加热温梯炉进行生长，所述双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽，所述硫化镉单晶的生长方法包括以下步骤：
（1）坩埚和生长炉的预烧处理；
（2）将定向好的硫化镉粉末放入坩埚槽中，将坩埚置于坩埚定位棒的圆形凹槽内，坩埚上覆盖氧化铝刚玉板，放下钟罩；
（3）打开真空系统对温梯炉抽高真空，当真空度小于2×10-3Pa后，充入高纯保护氩气或氮气，气压为0.03-0.05MP；
（4）启动生长控制程序，升温速率为60-80℃/小时，升温至1000-1200℃，恒温5～10小时，以6～10℃/小时速率降温至800～1000℃；
（5）当硫化镉结晶结束后，炉内温度降至600～800℃时，保温10～20小时，退火结束后，以5～10℃/小时降至室温，硫化镉单晶生长完毕。
作为优选，所述步骤（4）中，升温速率为68-72℃/小时，升温至1100-1150℃，恒温6～8小时，以7～9℃/小时速率降温至850～950℃。
作为更优选方案，所述步骤（4）中，升温速率为70℃/小时，升温至1120℃，恒温7小时，以8℃/小时速率降温至900℃。
本发明的有益效果在于：
本发明所述硫化镉薄膜采用“V”形凹凸结构，硫化镉薄膜与基底之间产生的较大应力能利用“V”形空间分散释放，所以不会破裂或断裂；采用本发明所述生长方法生长硫化镉薄膜，能得到韧性更好、性能更优的硫化镉薄膜。
附图说明
图1是本发明所述硫化镉单晶的结构示意图；
图2是本发明所述新型硫化镉薄膜的结构示意图；
图3是本发明所述基底的结构示意图；
图4是本发明所述新型硫化镉薄膜和基底安装后的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体描述：
如图1所示，本发明所述新型硫化镉薄膜，其薄膜本体1包括N型硫化镉层2、P型硫化镉层4和有源层3，有源层3置于N型硫化镉层2和所述P型硫化镉层4之间，N型硫化镉层2和P型硫化镉层4均为包括主面和C面的硫化镉单晶（下面用硫化镉单晶代替N型硫化镉层2或P型硫化镉层4），图1中，硫化镉单晶的主面即为其表平面，图中未标记，C面即为硫化镉单晶内的斜平面5。下述薄膜本体1有弯折角度，但每一段薄膜本体1的结构是相同的，所以图1单独示出了薄膜本体1为全平面状态（即传统硫化镉薄膜的结构状态）。
由图2所示，硫化镉单晶的主面和C面之间的夹角为45°；薄膜本体1由正“V”形本体（图2中下方的“V”形本体）和倒“V”形本体（图2中上方的“V”形本体）相间连接而成，相邻的正“V”形本体的“V”形中部和倒“V”形本体的“V”形中部之间设有掩膜6；正“V”形本体的“V”形夹角和倒“V”形本体的“V”形夹角均为90°。图2中示出了两个正“V”形本体和两个倒“V”形本体，实际产品中，正“V”形本体和倒“V”形本体有更多个。
如图3所示，与薄膜本体1相结合（制作发光二级管时）的基底7上分别设有与上述正“V”形本体配套的“V”形槽9，基底7的另一面则为背面连接板8。
如图4所示，将薄膜本体1置于基底7上后，正“V”形本体位于“V”形槽9内，正“V”形本体和倒“V”形本体内的空间能分散薄膜本体1与基底7之间的应力，从而保护薄膜本体1与基底7不易破裂或断裂，延长其寿命。
下面以不同实施例对本发明所述新型硫化镉薄膜的生长方法进行说明：
实施例1：
采用双加热温梯炉进行生长，双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽，硫化镉单晶的生长方法包括以下步骤：
（1）坩埚和生长炉的预烧处理；
（2）将定向好的硫化镉粉末放入坩埚槽中，将坩埚置于坩埚定位棒的圆形凹槽内，坩埚上覆盖氧化铝刚玉板，放下钟罩；
（3）打开真空系统对温梯炉抽高真空，当真空度小于2×10-3Pa后，充入高纯保护氩气或氮气，气压为0.03MP；
（4）启动生长控制程序，升温速率为60℃/小时，升温至1000℃，恒温5小时，以6℃/小时速率降温至800℃；
（5）当硫化镉结晶结束后，炉内温度降至600℃时，保温10小时，退火结束后，以5℃/小时降至室温，硫化镉单晶生长完毕。
按上述方法生产的硫化镉单晶，其韧性和刚度较好。
实施例2：
采用双加热温梯炉进行生长，双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽，硫化镉单晶的生长方法包括以下步骤：
（1）坩埚和生长炉的预烧处理；
（2）将定向好的硫化镉粉末放入坩埚槽中，将坩埚置于坩埚定位棒的圆形凹槽内，坩埚上覆盖氧化铝刚玉板，放下钟罩；
（3）打开真空系统对温梯炉抽高真空，当真空度小于2×10-3Pa后，充入高纯保护氩气或氮气，气压为0.04MP；
（4）启动生长控制程序，升温速率为70℃/小时，升温至1100℃，恒温8小时，以8℃/小时速率降温至900℃；
（5）当硫化镉结晶结束后，炉内温度降至700℃时，保温15小时，退火结束后，以8℃/小时降至室温，硫化镉单晶生长完毕。
按上述方法生产的硫化镉单晶，其韧性和刚度较好。
实施例3：
采用双加热温梯炉进行生长，双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽，硫化镉单晶的生长方法包括以下步骤：
（1）坩埚和生长炉的预烧处理；
（2）将定向好的硫化镉粉末放入坩埚槽中，将坩埚置于坩埚定位棒的圆形凹槽内，坩埚上覆盖氧化铝刚玉板，放下钟罩；
（3）打开真空系统对温梯炉抽高真空，当真空度小于2×10-3Pa后，充入高纯保护氩气或氮气，气压为0.05MP；
（4）启动生长控制程序，升温速率为80℃/小时，升温至1200℃，恒温10小时，以10℃/小时速率降温至1000℃；
（5）当硫化镉结晶结束后，炉内温度降至800℃时，保温20小时，退火结束后，以10℃/小时降至室温，硫化镉单晶生长完毕。
按上述方法生产的硫化镉单晶，其韧性和刚度较好。
Claims (8)
1.一种新型硫化镉薄膜，其薄膜本体包括N型硫化镉层、P型硫化镉层和有源层，所述有源层置于所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层之间，所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层均为包括主面和C面的硫化镉单晶，所述硫化镉单晶的主面和C面之间的夹角为30-60°，其特征在于：所述薄膜本体由正“V”形本体和倒“V”形本体相间连接而成，相邻的所述正“V”形本体的“V”形中部和所述倒“V”形本体的“V”形中部之间设有掩膜。
2.根据权利要求1所述的新型硫化镉薄膜，其特征在于：所述正“V”形本体的“V”形夹角和所述倒“V”形本体的“V”形夹角均为60-120°。
3.根据权利要求2所述的新型硫化镉薄膜，其特征在于：所述正“V”形本体的“V”形夹角和所述倒“V”形本体的“V”形夹角均为80-100°。
4.根据权利要求3所述的新型硫化镉薄膜，其特征在于：所述正“V”形本体的“V”形夹角和所述倒“V”形本体的“V”形夹角均为90°。
5.根据权利要求1所述的新型硫化镉薄膜，其特征在于：所述N型硫化镉层和所述P型硫化镉层的主面和C面之间的夹角为45°。
6.一种如权利要求1所述的新型硫化镉薄膜的生长方法，其特征在于：采用双加热温梯炉进行生长，所述双加热温梯炉的坩埚槽为正“V”形和倒“V”形相间排列结构的坩埚槽，所述硫化镉单晶的生长方法包括以下步骤：
（1）坩埚和生长炉的预烧处理；
（2）将定向好的硫化镉粉末放入坩埚槽中，将坩埚置于坩埚定位棒的圆形凹槽内，坩埚上覆盖氧化铝刚玉板，放下钟罩；
（3）打开真空系统对温梯炉抽高真空，当真空度小于2×10-3Pa后，充入高纯保护氩气或氮气，气压为0.03-0.05MP；
（4）启动生长控制程序，升温速率为60-80℃/小时，升温至1000-1200℃，恒温5～10小时，以6～10℃/小时速率降温至800～1000℃；
（5）当硫化镉结晶结束后，炉内温度降至600～800℃时，保温10～20小时，退火结束后，以5～10℃/小时降至室温，硫化镉单晶生长完毕。
7.根据权利要求6所述的新型硫化镉薄膜的生长方法，其特征在于：所述步骤（4）中，升温速率为68-72℃/小时，升温至1100-1150℃，恒温6～8小时，以7～9℃/小时速率降温至850～950℃。
8.根据权利要求7所述的新型硫化镉薄膜的生长方法，其特征在于：所述步骤（4）中，升温速率为70℃/小时，升温至1120℃，恒温7小时，以8℃/小时速率降温至900℃。
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140312 |