【技术实现步骤摘要】
一种垂直无籽晶化学气相法生长ZnO单晶的方法
本专利技术涉及单晶制备
,尤其涉及一种垂直无籽晶化学气相法生长ZnO单晶的方法。
技术介绍
氧化锌(ZnO)为直接带隙半导体材料,室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,是一种适合制作高效率蓝色、紫外发光和重离子探测等光电器件的宽带隙半导体材料。ZnO还可制造气敏器件、表面声波器件、透明大功率电子器件和太阳能电池的窗口材料等。与其它宽带隙材料SiC、GaN等相比,ZnO具有资源丰富、价格低廉、高的热稳定性和抗辐照损伤能力,适合做长寿命器件等优势。制备ZnO单晶主要采用水热法、熔体法、气相法等。水热法是目前生长大尺寸单晶较为成熟的方法,但该方法周期较长,会引入Li,Na,K,Mg等杂质粒子,从而影响晶体的质量;熔体法对生长条件要求苛刻(高温、高压),且产出率低;相比之下,气相法可有效避免杂质的引入。然而由于ZnO的升华点接近1400℃,因此物理气相法对生长设备及环境要求较高。在生长过程中,采用少量的石墨粉作为化学气相的传输剂,则能将单晶生长温度降至1000℃左右,该方法与其他方法相比,具有成本低廉、操作简便、晶体纯度高、生长温度低等优势,是一种前景较好的ZnO单晶生长方法。
技术实现思路
本专利技术为一种垂直无籽晶化学气相法生长ZnO单晶的方法。通过对管式炉内的温场及石英安瓿结构的优化来实现对晶体自发成核的控制,解决了在气相法中晶体不能持续生长的缺点。在研究了体系反应机理的基础上,对石墨辅助生长过程中各组分气体分压、传输速率等条件进行控制,并将籽晶生长与晶体生长分为不同的两个步骤,成功的实现了大尺寸 ...
【技术保护点】
一种垂直无籽晶化学气相法生长ZnO单晶的方法,其特征在于:所述的方法的具体步骤如下:(1)将ZnO粉末和石墨粉作为传输剂,以质量比为300:1‑500:1混合并装入安瓿石英管中,连续抽真空至10‑5‑10‑4pa后封结,所述的安瓿石英管下部为原料端是圆柱形,上部为结晶端是锥形,其锥角为30‑45度;(2)籽晶生长,将安瓿石英管放入竖直管式炉中,将原料端温度Ts控制在1000‑1010℃,结晶端温度Tg控制在990‑1000℃,保温3‑5天;(3)晶体生长,将安瓿石英管以0.1‑0.2mm/h匀速竖直提拉,当原料端温度Ts达1010‑1030℃,结晶端温度Tg达970‑990℃,停止提拉,保温10‑30天,制得ZnO单晶。
【技术特征摘要】
1.一种垂直无籽晶化学气相法生长ZnO单晶的方法,其特征在于:所述的方法的具体步骤如下:(1)将ZnO粉末和石墨粉作为传输剂,以质量比为300:1-500:1混合并装入安瓿石英管中,连续抽真空至10-5-10-4pa后封结,所述的安瓿石英管下部为原料端是圆柱形,上部为结晶端是锥形,其锥角为30-45度;(2)籽晶生长,将安瓿石英管放入竖直管式炉中,将原料端温度Ts控制在1000-1010℃,结晶端温度Tg控制在990-1000℃,保温3-5天;(3)晶体生长,将安瓿石英管以0.1-0.2mm/h匀速竖直提拉,当原料端温度Ts达1010-1030℃,结晶端温度Tg达970-990℃,停止提拉,保温10-30天,制得ZnO单晶。2.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾体贤,蒋屿潞,黄超,刘其娅,杨尚云,
申请(专利权)人:西华师范大学,
类型:发明
国别省市:四川;51
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