CN108265334A - 一种n型磷化铟单晶的配方及其制备方法 - Google Patents

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    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明涉及磷化铟单晶制备技术领域，尤其是一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，包括以下原料组份；InP多晶料99.5克，单质锡0.1‑0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶。通过严格控制化学配比，同时建立良好的热场，使熔体内径向温度梯度和纵向温度梯度更加合理，制备出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量N型磷化铟晶体。

Description

一种N型磷化铟单晶的配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及磷化铟单晶制备技术领域，尤其涉及一种N型磷化铟单晶的配方及其制备方法
背景技术
磷化铟(InP)是重要的III-V族化合物半导体材料之一，是继硅、砷化镓之后的新一代电子功能材料，与砷化镓(GaAs)相比，其优越性主要在于高的饱和电场飘移速度、导热性好以及较强的抗辐射能力等，因此InP晶片通常用于新型微电子、光电子元器件制造。
InP单晶材料按电学性质主要分N型InP、P型InP和半绝缘InP单晶，N型InP单晶用于光电器件，N型InP单晶的长波长(1.3-1.55μm)发光二极管、激光器和探测器已用于光纤通信系统，半绝缘InP衬底上可以制作高速、高频、宽带、低噪声微波、毫米波电子器件。
目前的制备N型磷化铟单晶，N型磷化铟单晶的生长，热场都是制备N型磷化铟单晶的关键因素，热场调节结果直接影响N型磷化铟单晶生长时的温度梯度，从而改变材料中的热应力，影响位错密度的大小和分布，N型磷化铟单晶生长时的固液界面形状也会随之改变，最后加工出的晶片电学参数、光学参数的均匀性也会受到影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在位错密度高、电学参数不均匀的缺点，而提出的一种N型磷化铟单晶的配方及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，包括以下原料组份；InP多晶料99.5克，单质锡0.1-0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶。
优选的，所述InP多晶料经去离子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和残余杂质。
优选的，所述三氧化二硼为高纯脱水三氧化二硼，三氧化二硼含水量在500ppm量级。
优选的，所述红磷纯净度为6N级。
优选的，所述单质锡纯净度为6N级。
一种N型磷化铟单晶的配方，其制备方法如下：
S1、取InP多晶料99.5克，单质锡0.1-0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶装入PBN坩埚，将PBN坩埚封入与PBN坩埚密合的石英容器中；
S2、对石英容器进行抽真空，并且加热，压力控制在2.7-3.5兆帕，温度控制在1032-1090℃，并且保持时间120小时，得到位错密度小于1000cm-2的N型磷化铟单晶。
优选的，所述PBN坩埚呈布氏漏斗形。
优选的，所述石英容器外设有加热装置，加热装置的加热元件沿PBN坩埚锥体均匀分布。
优选的，所述PBN坩埚的锥形区相对于中心轴线的倾角θ等于或小于20度，且成梯度递减。
本发明提出的一种N型磷化铟单晶的配方及其制备方法，有益效果在于：通过严格控制化学配比，同时建立良好的热场，使熔体内径向温度梯度和纵向温度梯度更加合理，制备出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量N型磷化铟晶体。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，包括以下原料组份；InP多晶料99.5克，单质锡0.1克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶。
所述InP多晶料经去离子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和残余杂质。
所述三氧化二硼为高纯脱水三氧化二硼，三氧化二硼含水量在500ppm量级。
所述红磷纯净度为6N级；所述单质锡纯净度为6N级。
一种N型磷化铟单晶的配方，其制备方法如下：
S1、取InP多晶料99.5克，单质锡0.1克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶装入PBN坩埚，将PBN坩埚封入与PBN坩埚密合的石英容器中；
S2、对石英容器进行抽真空，并且加热，压力控制在2.7兆帕，温度控制在1032℃，并且保持时间120小时，得到位错密度小于1000cm-2的N型磷化铟单晶。
所述PBN坩埚呈布氏漏斗形。
所述石英容器外设有加热装置，加热装置的加热元件沿PBN坩埚锥体均匀分布。
所述PBN坩埚的锥形区相对于中心轴线的倾角θ等于或小于20度，且成梯度递减。
实施例二：
一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，包括以下原料组份；InP多晶料99.5克，单质锡0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶。
所述InP多晶料经去离子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和残余杂质。
所述三氧化二硼为高纯脱水三氧化二硼，三氧化二硼含水量在500ppm量级。
所述红磷纯净度为6N级；所述单质锡纯净度为6N级。
一种N型磷化铟单晶的配方，其制备方法如下：
S1、取InP多晶料99.5克，单质锡0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶装入PBN坩埚，将PBN坩埚封入与PBN坩埚密合的石英容器中；
S2、对石英容器进行抽真空，并且加热，压力控制在3.5兆帕，温度控制在1090℃，并且保持时间120小时，得到位错密度小于1000cm-2的N型磷化铟单晶。
所述PBN坩埚呈布氏漏斗形。
所述石英容器外设有加热装置，加热装置的加热元件沿PBN坩埚锥体均匀分布。
所述PBN坩埚的锥形区相对于中心轴线的倾角θ等于或小于20度，且成梯度递减。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，包括以下原料组份；InP多晶料99.5克，单质锡0.1-0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶。
2.根据权利要求1所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述InP多晶料经去离子水多次煮沸清洗，以去除表面的氧化物和残余杂质。
3.根据权利要求1所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述三氧化二硼为高纯脱水三氧化二硼，三氧化二硼含水量在500ppm量级。
4.根据权利要求1所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述红磷纯净度为6N级。
5.根据权利要求1所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述单质锡纯净度为6N级。
6.根据权利要求1所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其制备方法如下：
S1、取InP多晶料99.5克，单质锡0.1-0.5克，三氧化二硼32克，红磷，InP籽晶装入PBN坩埚，将PBN坩埚封入与PBN坩埚密合的石英容器中；
S2、对石英容器进行抽真空，并且加热，压力控制在2.7-3.5兆帕，温度控制在1032-1090℃，并且保持时间120小时，得到位错密度小于1000cm-2的N型磷化铟单晶。
7.根据权利要求6所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述PBN坩埚呈布氏漏斗形。
8.根据权利要求6所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述石英容器外设有加热装置，加热装置的加热元件沿PBN坩埚锥体均匀分布。
9.根据权利要求7所述的一种N型磷化铟单晶的配方，其特征在于，所述PBN坩埚的锥形区相对于中心轴线的倾角θ等于或小于20度，且成梯度递减。
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