CN114481288B - 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托 - Google Patents

一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托 Download PDF

Info

Publication number
CN114481288B
CN114481288B CN202011156052.XA CN202011156052A CN114481288B CN 114481288 B CN114481288 B CN 114481288B CN 202011156052 A CN202011156052 A CN 202011156052A CN 114481288 B CN114481288 B CN 114481288B
Authority
CN
China
Prior art keywords
growth
crystal
growth crucible
zinc
tellurium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011156052.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN114481288A (zh
Inventor
赵鹏
姜军
孔金丞
陈少璠
赵文
庹梦寒
袁绶章
王静宇
姬荣斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming Institute of Physics
Original Assignee
Kunming Institute of Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming Institute of Physics filed Critical Kunming Institute of Physics
Priority to CN202011156052.XA priority Critical patent/CN114481288B/zh
Publication of CN114481288A publication Critical patent/CN114481288A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114481288B publication Critical patent/CN114481288B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • 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
    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • 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
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托，包括底座基体，该基体为圆柱体生长坩埚支撑托，其上端面为与生长坩埚底面形状吻合的弧面凹槽，弧面凹槽截面弧形所在圆的外直径与生长坩埚等径段的外径相同，内直径比生长坩埚的籽晶部分外径略大并用SiC粉填充，弧面凹槽凹面与底座基体的外侧成圆角过渡。底座基体的下端面挖去一个与底座基体同心的一个圆柱体，用于嵌套于晶体生长的长晶杆顶端，保证晶体能稳固在生长炉中间。底座基体的长度和生长坩埚等径部分的长度相同。本发明在碲锌镉晶体生长过程中，及时提取碲锌镉晶体中的热量，帮助建立理想的晶体生长热场条件，稳定固液界面的形态，极大改善了碲锌镉单晶的质量和单晶率。

Description

一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托
技术领域
本发明涉及晶体制备领域，具体涉及一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托。
背景技术
众所周知，在溶体法生长单晶过程中，控制固液界面的形状和稳定性是单晶生长工艺的核心，能否得到一个有利、稳定的固液界面是获得完整单晶以及提高晶体质量的关键。而固液界面的形状又主要取决于晶体生长过程中热量的输运情况。固液界面处的热量输运主要包括与高温区的热量交换，与低温度的热量交换，与周围环境的热量交换。因此，控制固液界面处的热量的输运，提供一个合适而稳定的温场，在溶体法生长单晶的过程中是非常重要的。
固液界面处的热量输运分为两个矢量方向，一个是沿轴向的，称为轴向热流(QC)，另一个是沿径向的，称为径向热流(QR)。在溶体法生长单晶的过程中，理想的固液界面是不存在径向热流仅存在轴向热流的平状固液界面，或者径向热流是由周围环境输运给晶体的凸形固液界面。
但碲锌镉晶体在生长过程中，由于固态的热导率低于液态的热导率，导致随着生长固液界面的上升，轴向热流不断减小，径向热流不断增强，固液界面的形状及稳定性受到影响，变成不利于单晶生长的凹液面。同时，这种不稳定的固液界面容易使晶体在生长过程中诱发新晶核，导致晶体缺陷增多。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种碲锌镉晶体制备过程中使固液界面形状更加稳定的生长坩埚SiC支撑托，这种支撑托相比于传统的支撑托具备更高的热导率，可以及时提取晶体生长过程中的热量，建立更加理想的晶体生长热场条件，稳定晶体生长过程中固液界面的形状。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托，包括底座基体，所述的底座基体为SiC材料制备的圆柱体生长坩埚支撑托，呈柱体形状，底座基体的上端面为与生长坩埚底面形状吻合的弧面凹槽，弧面凹槽截面弧形所在圆的外直径与生长坩埚等径段的外径相同，内直径比生长坩埚的籽晶部分外径略大，弧面凹槽凹面与底座基体的外侧成圆角过渡。底座基体的下端面挖去一个与基体同心的一个圆柱体，用于嵌套于晶体生长的长晶杆顶端。底座基体的长度和生长坩埚等径部分的长度相同。
进一步地，所述底座基体为圆柱体形状。
进一步地，所述SiC支撑托适用于垂直布里奇曼法(VB)和垂直温度梯度凝固法(VGF)生长碲锌镉单晶。
本发明的工作原理：
将挖去与底座基体同心圆的圆柱体后的SiC支撑托嵌套在碲锌镉体晶的长晶杆顶端，长晶杆的外径与圆柱体的外径相同，保证晶体生长过程中，不存在晃动作用。由于弧面凹槽界面弧形的圆的外径与生长坩埚的外径相同，且弧面凹槽2的形状与生长坩埚底面形状完全吻合，所以弧面凹槽2与生长坩埚外壁接触面积达最大，可以对生长坩埚达到有效的支撑和保护作用，同时及时的提取晶体生长过程中生长坩埚底部的热量，在减小应力对生长坩埚损伤的同时，建立更加稳定、理想的晶体生长热场条件。圆角可避免底座对生长坩埚的损伤。
本发明的有益效果：
(1)有效固定生长坩埚，防止生长坩埚在溶体法生长单晶的过程中左右移动；(2)可稳定、贴合的托住晶体生长坩埚，减小应力对生长坩埚的损伤；(3)能及时提取晶体生长过程中的热量，帮助建立理想的晶体生长热场条件，稳定晶体生长过程中固液界面的形状。
本发明采用热导率更高的SiC作为碲锌镉晶体生长坩埚的支撑托材料，在碲锌镉晶体生长过程中，及时提取碲锌镉晶体中的热量，帮助建立理想的晶体生长热场条件，稳定固液界面的形态。采用本发明的SiC支撑托成功制备出了直径为90mm的碲锌镉单晶，晶体的单晶率、质量得到极大的改善。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是附图1的俯视图。
图3是本发明中实施例中碲锌镉晶锭的示意图。
图4是本发明中实例中碲锌镉晶锭的沉积相示意图。
图中：1-底座基体；2-弧面凹槽；3-圆角；4-圆柱体；5-SiC粉。
具体实施方式
结合附图和具体实施方式对本技术方案进行详细说明。
由图1所示，一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托包括底座基体1，所述的底座基体1为SiC材料制备的圆柱体生长坩埚支撑托，底座基体1的上端面为与生长坩埚底面形状吻合的弧面凹槽2，弧面凹槽2表面光滑弧面凹槽截面弧形所在圆的外直径与生长坩埚等径段的外径相同，内直径比生长坩埚的籽晶部分外径略大，保证生长坩埚的籽晶部分能够嵌合在底座基体1中，弧面凹槽2的凹面与底座基体1的外侧成圆角3过渡。底座基体1的下端面挖去一个与基体同心的一个圆柱体4，用于嵌套于晶体生长的长晶杆顶端，保障晶体生长过程中生长坩埚稳固的居于长晶炉中心。底座基体的长度和生长坩埚等径部分的长度相同。
在实际操作中，将挖去与底座基体1同心圆的圆柱体4后的SiC支撑托嵌套在碲锌镉体晶的长晶杆顶端，要求长晶杆的外径与圆柱体4的外径相同，保证晶体生长过程中，不存在晃动作用。然后将装有碲锌镉材料的生长坩埚放置于弧面凹槽2上，由于弧面凹槽2界面弧形的圆的外径与生长坩埚的外径相同，且弧面凹槽2的形状与生长坩埚底面形状完全吻合，所以弧面凹槽2与生长坩埚外壁接触面积达最大，可以对生长坩埚达到有效的支撑和保护作用，同时及时的提取晶体生长过程中生长坩埚底部的热量，在减小应力对生长坩埚损伤的同时，建立更加稳定、理想的晶体生长热场条件。圆角3可避免底座对生长坩埚的损伤。
本实例提供了高质量、大直径碲锌镉单晶的制备方法，选用SiC作为碲锌镉晶体生长坩埚的支撑托材料。
实施例1：
第一步：按碲锌镉晶体化学计量比进行配料、合成；
第二步：将合成好的碲锌镉多晶在百级超净间内取出，装入生长坩埚内，经抽真空后，对生长坩埚密封烧结；
第三步：将SiC支撑托按所述实际操作中置于垂直布里奇曼方法晶体生长设备中的长晶杆上；
第四步：将第二步中密封烧结的生长坩埚放置于第三步的SiC支撑托的上端面，通过垂直布里奇曼方法生长碲锌镉晶体；
第五步：将第四步生长完毕的生长坩埚取出，取出碲锌镉晶锭，在内圆切片机上切片；
第六步：将切割好的碲锌镉晶片经磨抛处理后，在红外透射显微镜下观察碲锌镉晶片的沉积相缺陷为三角状的富Te状态，密度≤5×103cm-2。

Claims (4)

1.一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托，包括底座基体（1），其特征在于：
所述底座基体（1）为柱体形状，底座基体（1）的上端面为与生长坩埚底面形状相吻合的弧面凹槽（2），用于提取晶体生长过程中生长坩埚底部的热量，在减小应力对生长坩埚损伤的同时建立稳定、理想的晶体生长热场条件；
所述弧面凹槽（2）的截面弧形所在圆的外直径与生长坩埚等径段外径相同，其内直径比生长坩埚的籽晶段外径大且用SiC粉（5）填充；
在所述弧面凹槽（2）的凹面与底座基体（1）的外侧设置圆角（3）；
所述底座基体（1）的下端面挖去一个与其同心的一个圆柱体（4），用于嵌套于晶体生长的长晶杆顶端，保障晶体生长过程中生长坩埚居于长晶炉中心。
2.根据权利要求1所述的SiC支撑托，其特征在于：
所述底座基体（1）的长度和生长坩埚等径部分的长度相同。
3.根据权利要求1所述的SiC支撑托，其特征在于：
所述底座基体（1）为圆柱体形状。
4.根据权利要求1至3任一项所述的SiC支撑托，其特征在于：
所述SiC支撑托适用于垂直布里奇曼法和垂直温度梯度凝固法生长碲锌镉单晶。
CN202011156052.XA 2020-10-26 2020-10-26 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托 Active CN114481288B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011156052.XA CN114481288B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011156052.XA CN114481288B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114481288A CN114481288A (zh) 2022-05-13
CN114481288B true CN114481288B (zh) 2023-06-20

Family

ID=81471601

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011156052.XA Active CN114481288B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114481288B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201883177U (zh) * 2010-08-02 2011-06-29 北京博宇半导体工艺器皿技术有限公司 一种化合物半导体单晶生长用bn和碳化硅复合结构坩埚
JP2011251891A (ja) * 2010-05-06 2011-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶の製造方法および単結晶製造用るつぼ
CN103194790A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 中山大学 一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法
CN204982141U (zh) * 2015-09-25 2016-01-20 大庆佳昌晶能信息材料有限公司 一种用于单晶制备过程中的pbn坩埚固定底座
CN106757369A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种短温区垂直移动炉以及利用其生长CdTe晶体的方法
CN109252220A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种vgf/vb砷化镓单晶炉结构及生长方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251891A (ja) * 2010-05-06 2011-12-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 単結晶の製造方法および単結晶製造用るつぼ
CN201883177U (zh) * 2010-08-02 2011-06-29 北京博宇半导体工艺器皿技术有限公司 一种化合物半导体单晶生长用bn和碳化硅复合结构坩埚
CN103194790A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 中山大学 一种磷锗锌单晶体的生长装置与方法
CN204982141U (zh) * 2015-09-25 2016-01-20 大庆佳昌晶能信息材料有限公司 一种用于单晶制备过程中的pbn坩埚固定底座
CN106757369A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种短温区垂直移动炉以及利用其生长CdTe晶体的方法
CN109252220A (zh) * 2018-12-04 2019-01-22 中国电子科技集团公司第四十六研究所 一种vgf/vb砷化镓单晶炉结构及生长方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114481288A (zh) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5344919B2 (ja) 結晶成長のための装置及び方法
US20110259262A1 (en) Systems and methods for growing monocrystalline silicon ingots by directional solidification
US8231727B2 (en) Crystal growth apparatus and method
CN102191535B (zh) 蓝宝石单晶体的制造装置
JP6302192B2 (ja) 単結晶の育成装置及び育成方法
CN103328695B (zh) 制造电阻加热的蓝宝石单晶锭的方法
US20030037721A1 (en) Method and apparatus for growing semiconductor crystals with a rigid support with carbon doping and resistivity control and thermal gradient control
TW202113168A (zh) 一種矽單晶的生長方法
CN215593248U (zh) 一种用于消除碳化硅晶体边缘环形形貌的保温装置
CN114481288B (zh) 一种用于碲锌镉晶体制备过程中生长坩埚的SiC支撑托
CN103255477B (zh) 一种成型蓝宝石晶体的生长方法及设备
US20110143091A1 (en) Germanium ingots/wafers having low micro-pit density (mpd) as well as systems and methods for manufacturing same
US6645294B2 (en) Rational directional solidification crystal growth system and method
JP2020001998A (ja) 水平ボート法の反応装置
CN102639763A (zh) 单晶制造装置及单晶制造方法
JP2019218245A (ja) Ｓｉインゴット結晶の製造方法及びその製造装置
TW201527608A (zh) 先進坩堝支撐件及熱分佈管理
CN110438562B (zh) 一种有效释放砷化镓单晶结晶潜热的方法及装置
KR102166640B1 (ko) 탄화규소 단결정 성장장치용 지그
TWI257963B (en) Method for producing compound semiconductor single crystal
JP2007131470A (ja) ランガテイト単結晶の製造方法
CN111101194A (zh) 一种单晶硅晶棒的长晶方法
CN210856407U (zh) 一种砷化镓单晶结晶潜热释放装置
US11866848B1 (en) Method and system for liquid encapsulated growth of cadmium zinc telluride crystals
TWI701363B (zh) 矽單晶長晶方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant