一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟制造技术

本发明专利技术公开了一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，包括：上盖、底托、滑条和母液槽；底托为包括一条底边和两条侧边的凹槽，滑条和母液槽放置在凹槽内，母液槽固定在凹槽的上端，且母液槽的上表面与两条侧边的上表面平齐，滑条位于母液槽与底托的底边之间，且可与母液槽沿底边进行相对移动，上盖为实心结构，覆盖在底托的侧边和母液槽上，在上盖内部设有引流通道，且引流通道的起点和终点均位于上盖与母液槽的接触面上。本发明专利技术实施例在上盖内部设置引流槽，可以一定程度上改善水平液相外延时生长过程中的温场、气流、气相分布及汞压，进而改善碲镉汞薄膜的表面形貌及厚度均匀性的问题。

A growth of Shi Mozhou for HgCdTe film level liquid phase epitaxy

The invention discloses a graphite boat, the growth of epitaxial HgCdTe films for liquid level comprises an upper cover, a bottom bracket, a sliding groove and the bottom bracket is mother liquor; including a groove bottom and two side of the slide bar and the mother liquor tank is arranged in the groove is fixed in the groove of the mother liquor tank the end, and the mother liquor tank and the upper surface of the two side edges of the upper surface of the flat bottom, between the slider in the mother liquor tank and the bottom support, and with the mother liquor tank along the base of relative movement, the upper cover is a solid structure, covering the side in the bottom of the tank and mother liquor, in the interior of the upper cover a drainage channel, and the starting point and end point of the drainage channels are located in the upper cover and the groove on the contact surface of mother liquor. The embodiment of the invention of the upper cover is arranged inside the drainage groove, can to some extent improve the level of the liquid temperature field, air flow and gas phase delay in the growth process of phase distribution and the mercury pressure, surface morphology and thickness uniformity of HgCdTe films and improve the problem.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外探测领域，特别涉及一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟。
技术介绍
由于碲镉汞材料是一种直接带隙半导体材料且具有可调的禁带宽度，可以覆盖整个红外波段，因此碲镉汞材料从70年代就开始被广泛应用于制备不同类型的红外探测器，当前已经成为红外探测领域应用最广泛的探测器材料。经过近三十年的不断发展，目前已经能够采用LPE、MOVPE以及MBE等多种方法制备出许多高质量的Hg1-xCdxTe外延薄膜和高性能的红外探测器件。准平衡态生长是液相外延的优点，所生长晶体的结构完整性非常好，除了衬底缺陷的延伸外，碲镉汞液相外延本身可以做到几乎不引入任何新的缺陷。另外，液相外延的设备成本和运行成本均远低于分子束外延和金属有机气相外延，而且其成品率和产能都不亚于这些技术。因此，液相外延依然是制备碲镉汞外延材料的主流技术之一。围绕碲镉汞液相外延发展起来的工艺技术有很多，富碲推舟式碲镉汞液相外延的最大优点是工艺的可重复性非常好，每次工艺都采用严格定量的成分相同的母液作为源材料，石墨舟的加工技术和现代的控温技术足以保证每次工艺过程中母液中原子通过缝隙向外泄漏的量很小且可重复，第二个优点是只要改变母液的成分，即可实现不同组分的碲镉汞材料生长。但是，除了生长机制决定的特征形貌外，液相外延表面会出现厚度高差引起的宏观波纹，而且这种现象在采用HgTe粉末作为母液平衡生长所需汞源的水平推舟工艺中比较明显。
技术实现思路
为了改善水平液相外延生长的碲镉汞薄膜的表面形貌及厚度均匀性，本专利技术提供了一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟。本专利技术提供的用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，包括：上盖、底托、滑条和母液槽；所述底托为包括一条底边和两条侧边的凹槽，所述滑条和所述母液槽放置在所述凹槽内，所述母液槽固定在所述凹槽的上端，且所述母液槽的上表面与所述两条侧边的上表面平齐，所述滑条位于所述母液槽与所述底托的底边之间，且可与所述母液槽沿所述底边进行相对移动，所述上盖为实心结构，覆盖在所述底托的侧边和所述母液槽上，在所述上盖内部设有引流通道，且所述引流通道的起点和终点均位于所述上盖与所述母液槽的接触面上。本专利技术有益效果如下：本专利技术实施例在上盖内部设置引流槽，可以一定程度上改善水平液相外延时生长过程中的温场、气流、气相分布及汞压，进而改善碲镉汞薄膜的表面形貌及厚度均匀性的问题，利用石墨舟外延所得的碲镉汞薄膜厚度均匀性良好，采用傅里叶红外光谱仪测量碲镉汞薄膜的厚度均匀性，相较于常规石墨舟，相近厚度的碲镉汞薄膜的厚度标准偏差得到明显改善。附图说明图1是本专利技术实施例用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟的装配示意图；图2是本专利技术实施例将石墨舟上盖纵抛后得到的一种引流通道的结构示意图；图3是本专利技术实施例石墨舟的上盖与母液槽接触面的主视图；其中，1、上盖；2、底托；3、滑条；4、母液槽；11、引流通道；12、引流槽；13、垂直孔道；14、引流通道的起点；15、引流通道的终点。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本申请通过研究发现，液相外延表面由于厚度高差引起的宏观波纹是由石墨腔体的泄漏和温场分布的不均匀而引起的。石墨腔体内汞和碲蒸气的泄漏将导致母液上方的气相出现不均匀，它与温度不均匀性一起将在气相和母液中引发不均匀蒸发及对流效应，进而造成母液温度和成分出现不均匀，表面各点外延速率出现差异。为了改善水平液相外延生长的碲镉汞薄膜的表面形貌及厚度均匀性，本专利技术提供了一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，以下结合附图以及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。根据本专利技术的实施例，提供了一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，图1是本专利技术实施例用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟的装配示意图；如图1所示，根据本专利技术实施例的用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，包括：上盖1、底托2、滑条3和母液槽4；所述底托2为包括一条底边和两条侧边的凹槽，所述滑条3和所述母液槽4放置在所述凹槽内，所述母液槽4固定在所述凹槽的上端，且所述母液槽3的上表面与所述两条侧边的上表面平齐，所述滑条3位于所述母液槽4与所述底托2的底边之间，且可与所述母液槽4沿所述底边进行相对移动，所述上盖1为实心结构，覆盖在所述底托2的侧边和所述母液槽4上，在所述上盖1内部设有引流通道11，且所述引流通道的起点14和所述引流通道的终点15均位于所述上盖1与所述母液槽4的接触面上。近圆柱形的石墨舟可分为外壳及内部两个部分，外壳结构分为上盖1和底托2两个部分，中间用螺钉进行闭合，以保证石墨舟的密封性；内部分为母液槽4和滑条3两个部分。具体的，所述引流通道11的纵剖面为半圆形，图2是本专利技术实施例将石墨舟上盖纵抛后得到的一种引流通道的结构示意图。具体的，所述引流通道11在所述上盖1内沿所述滑条移动的方向延伸，组成引流腔体，所述引流腔体在所述上盖1与所述母液槽4的接触面上形成两条引流槽12，图3是本专利技术实施例石墨舟的上盖与母液槽接触面的主视图，在图3中可以看到在上盖与母液槽的接触面有两个平行的引流槽12。如图2和图3所示，所述引流腔体还包括由所述引流通道11距离所述上盖1与所述母液槽4的接触面的最高点到所述上盖1与所述母液槽3的接触面的垂直孔道13。在图3中，所述垂直孔道13的数量为3个。具体的，如图2和图3所示，所述上盖1的横截面为半圆形。区别于常规的石墨舟结构，本专利技术实施例将原有的方形结构进行了改善，最终得到近圆柱形的石墨舟。具体的，所述滑条3上设有用于放置碲镉汞衬底的凹槽；所述母液槽4上分别设有用于放置碲化汞材料和碲镉汞母液的凹槽。具体的，所述母液槽4上还设有流体槽，所述流体槽的位置与所述上盖上流体槽12的位置相对应。更具体的，所述母液槽上的流体槽与所述放置碲化汞材料和放置碲镉汞母液的凹槽相通。本专利技术实施例采用近圆柱形外形的石墨舟，配合上盖内部引流槽的设计，可以一定程度上改善水平液相外延时的气流、气相分布及汞压，可有效改善碲镉汞薄膜的表面形貌及厚度均匀性，从而降低后续器件工艺的难度，提高器件性能，解决了由于厚度均匀性造成的减薄工艺、互联失效、底纹等一系列问题，对器件性能的提高有较大贡献。为了更加详细的说明实施例的碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，结合图1给出本专利技术碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟的使用方法，具体包括以下步骤：1、采用丙酮及无水乙醇对碲锌镉衬底进行表面清洗，然后采用0.5％溴-甲醇腐蚀液腐蚀衬底约30s；2、将滑条放置于底托上，调好滑条的位置，在滑条的1#衬底位置放入经过清洗腐蚀处理的碲锌镉衬底；3、将母液槽放置于滑条上部，在母液槽1#位置放入用于生长过程中补偿汞蒸汽挥发的碲化汞材料；4、在母液槽2#位置放入碲镉汞母液，用于外延不同波段的碲镉汞薄膜，然后放置吸片；5、将经过特殊气流槽设计的上盖用螺钉与底托进行固定；6、将石墨舟放入水平液相外延炉中按设定好的生长程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，包括上盖、底托、滑条和母液槽；所述底托为包括一条底边和两条侧边的凹槽，所述滑条和所述母液槽放置在所述凹槽内，所述母液槽固定在所述凹槽的上端，且所述母液槽的上表面与所述两条侧边的上表面平齐，所述滑条位于所述母液槽与所述底托的底边之间，且可与所述母液槽沿所述底边进行相对移动，所述上盖为实心结构，覆盖在所述底托的侧边和所述母液槽上，其特征在于：在所述上盖内部设有引流通道，且所述引流通道的起点和终点均位于所述上盖与所述母液槽的接触面上。

【技术特征摘要】
1.一种用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，包括上盖、底托、滑条和母液槽；所述底托为包括一条底边和两条侧边的凹槽，所述滑条和所述母液槽放置在所述凹槽内，所述母液槽固定在所述凹槽的上端，且所述母液槽的上表面与所述两条侧边的上表面平齐，所述滑条位于所述母液槽与所述底托的底边之间，且可与所述母液槽沿所述底边进行相对移动，所述上盖为实心结构，覆盖在所述底托的侧边和所述母液槽上，其特征在于：在所述上盖内部设有引流通道，且所述引流通道的起点和终点均位于所述上盖与所述母液槽的接触面上。2.如权利要求1所述的用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，其特征在于，所述引流通道的横剖面为半圆形。3.如权利要求2所述的用于碲镉汞薄膜水平液相外延生长的石墨舟，其特征在于，所述引流通道在所述上盖内沿所述滑条移动的方向延伸，组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海燕，胡尚正，郭明珠，周立庆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11