CN114100784B - 一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法，是采用德国FRITSCH Pulverisette5四星式球磨机的高能球磨法，将原料置于装有磨球的球磨罐中，利用球磨机的高速转动，使研磨球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌，把粉末粉碎为微米级颗粒的方法，可获得均匀细小的CdS粉末。采用此微分进行后续的PVT法晶体生长，有效降低了微管及位错等缺陷密度。

Description

一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法
技术领域
本发明涉及一种CdS单晶的原料处理方法，特别涉及一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法。
背景技术
Ⅱ-Ⅵ族中的CdS是宽带隙直接跃迁半导体材料，它是一种较好的窗口材料和过渡层材料，具有很强的光电导效应，其潜在的应用一直受到人们的极大关注。CdS单晶材料在太阳能电池、非线性集成光学器件和红外/紫外双色制导等领域已得到广泛应用。
物理气相传输法（PVT）是一种制备CdS单晶的主要方式，即在高温区将CdS原料升华成气相，并在轴向温度梯度的驱动下传输到低温区的籽晶处，在籽晶处形核、长大，结晶成CdS单晶。在晶体生长过程中，原料的挥发速度对晶体的结晶速度和结晶质量有重要影响，原料挥发速度的不一致会造成气氛输运变化，导致晶体结晶速度不均匀，从而诱导位错、微管等缺陷的产生。除了原料处温度分布外，原粉的颗粒度对挥发速度也有较大影响，采用粒度较小、分布均匀的原粉可以有效提高PVT生长过程的稳定性，进而提高单晶质量，而目前并无原粉粒度把控的相关工艺，因此亟需提出一种简单高效的CdS原粉处理方法，以获得均匀的CdS微粉，在后续的晶体生长过程中有效的减少微管、位错等缺陷。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法，采用高能球磨机对CdS原粉进行球磨，快速高效获得粒度微小、分布均匀的CdS微粉，具体技术方案是，一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法，采用德国FRITSCHPulverisette5 四星式球磨机，其功率为1300W、内装直径分别为3mm、5mm、10mm氧化锆陶瓷研磨球，其特征在于：处理方法为，
一、取直径分别为3mm、5mm、10mm研磨球，按质量比1:2:1搭配；二、将配比好的研磨球与CdS原粉按质量比5-10：1的比例放入球磨机的球磨罐内；三、对球磨罐抽真空并充入高纯氩气作为保护性气体，至充气压力达0.1Mpa；四、将球磨罐放入球磨机内进行间歇式球磨，球磨机转速为160-300转/分钟，每次球磨时间为2-5分钟，停磨冷却时间为5-10分钟，净球磨总时间为2-5小时。
本发明有益效果是，球磨后CdS原粉的粒度均降低至10μm以下，平均粒度为6μm。采用球磨后的粉末进行PVT生长，获得了微管密度小于40/cm2，位错密度小于1×105/cm2的CdS单晶。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例一：
1.准备工作
取直径分别为3mm、5mm、10mm，按质量比1:2:1搭配的氧化锆400g放入球磨罐中，并加入80g的CdS原粉（此时球料比为5:1），抽真空并充入高纯氩气，至充气压力达0.1Mpa；
2.球磨过程
将球磨罐放入球磨机内进行球磨，球磨机转速为260转/分钟，每次球磨3分钟后，冷却5分钟，净球磨时间达到5小时后停止球磨，待球磨罐充分冷却后打开球磨罐，将球磨后的CdS粉末取出；
3.检测
采用激光粒度仪测试粉末平均粒度为7μm，采用此粉末作为PVT法生长原料，获得了微管密度小于35/cm2，位错密度小于0.9×105/cm2的CdS单晶。
实施例二：
1.准备工作
取直径分别为3mm、5mm、10mm，按质量比1:2:1搭配的氧化锆500g放入球磨罐中，并加入50g的CdS原粉，此时球料比为10:1，抽真空并充入高纯氩气，至压力达0.1Mpa；
2.球磨过程
将球磨罐放入球磨机内进行球磨，球磨机转速为200转/分钟。每次球磨5分钟后，冷却7分钟，净球磨时间达到2小时后停止球磨，待球磨罐充分冷却后打开球磨罐，将球磨后的CdS粉末取出；
3.检测
采用激光粒度仪测试粉末平均粒度为5μm，采用此粉末作为PVT法生长原料，获得了微管密度小于40/cm2，位错密度小于0.8×105/cm2的CdS单晶。

Claims (1)

1. 一种用于PVT法生长CdS单晶的原料处理方法，采用德国FRITSCH Pulverisette5四星式球磨机，球磨机功率为1300W和直径分别为3mm、5mm、10mm氧化锆陶瓷研磨球进行球磨，其特征在于：处理方法为，
一、取直径分别为3mm、5mm、10mm研磨球，按质量比1:2:1搭配；
二、将配比好的研磨球与CdS原粉按质量比5-10：1的比例放入球磨机的球磨罐内；
三、对球磨罐抽真空并充入高纯氩气作为保护性气体，至充气压力达0.1Mpa；
四、将球磨罐放入球磨机内进行间歇式球磨，球磨机转速为160-300转/分钟，每次球磨时间为2-5分钟，停磨冷却时间为5-10分钟，净球磨总时间为2-5小时。
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