降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟及用途制造技术

本发明专利技术提供了一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟及用途，包括带有楔形槽的石墨舟主体、楔形衬底承载件及固定螺栓；石墨舟主体为一正多面体，其前后左右四个面均设置有楔形槽，该楔形槽用于供楔形衬底承载件插入；楔形衬底承载件包括CZT衬底、能够卯合的底层夹片和上层夹片及固定螺栓，衬底装入底层夹片，用上层夹片卯合的底层夹片并固定衬底，再通过固定螺栓锁紧已卯合的两层夹片，构成楔形衬底承载件。在石墨舟主体的顶部还设置用于疏导其上层的母液的疏导伞。该装置通过卯合的夹片结构可以实现插拔式的装舟和取片过程，提高工作效率。本发明专利技术可获得无析晶缺陷的碲镉汞薄膜，同时降低取片、装舟过程的操作难度，提高了效率。提高了效率。提高了效率。

【技术实现步骤摘要】
降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟及用途


[0001]本专利技术属于晶体生长
，涉及一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟及用途。

技术介绍

[0002]红外焦平面探测器已经大量应用于社会各领域。在众多的红外探测材料中，碲镉汞材料具有量子效率高的优势，改变组分，其禁带宽度满足1～3μm、3～5μm和8～14μm三个大气窗口的红外探测，具有高量子效率的优势，在基本的物理性质方面优势明显。
[0003]碲镉汞红外焦平面是光电系统中需求最为迫切、应用最为广泛的关键核心器件，在高端红外探测领域占据着主导地位，碲镉汞薄膜材料是高性能红外焦平面探测系统的首选材料。
[0004]液相外延是利用溶体固液-相变过程，在衬底上生长薄膜晶体的一种工艺，该薄膜晶体称为薄膜材料，垂直液相外延技术在生长高质量碲镉汞外延薄膜材料方面有很大的优势。
[0005]垂直液相外延工艺是以石墨舟为载体，将衬底固定在石墨舟结构内，一定组分的碲镉汞的固溶体(下称“母液”)置于晶体生长设备内的石英管内，高温时将石墨舟垂直浸入母液中，控制母液温度，母液在衬底表面发生固-液相变，沉积晶体薄膜，完成生长后将石墨舟垂直移出母液，取出薄膜。
[0006]在富汞液相外延工艺条件下，熔体温度在360℃～500℃范围内，生长腔体内最高汞压接近10个大气压，为了防止母液沸腾，高温母液表面区域存在10个大气压的高压氢气；同时为了防止汞高压汞蒸气损失，母液上方，液相外延装置中存在母液冷凝回流结构。上述条件导致母液表面热力学环境复杂，存在过冷熔体，传统工艺过程中，生长结束后，石墨舟移出母液过程中，薄膜表面容易粘附过冷固溶体导致析晶缺陷出现；在石墨舟移动过程中，母液滴容易滑落在薄膜表面；装舟和取片过程需要将石墨舟整体移出生长设备，操作复杂、效率低。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术碲锌镉晶体中镉空位导致金掺杂碲镉汞液相外延薄膜热处理时金原子向碲锌镉衬底镉空位处扩散富集，导致金掺杂液相外延碲镉汞材料电学性能稳定性不受控的问题，本专利技术提供了一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟及用途。
[0008]本专利技术的目标主要是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟，包括带有楔形槽的石墨舟主体、楔形衬底承载件、疏导伞及固定螺栓。
[0010]所述石墨舟主体为一正多面体，其前后左右四个面均设置有楔形槽，该楔形槽用于供楔形衬底承载件插入；石墨舟主体的顶部设置有疏导伞，用于疏导其上层的母液。
[0011]所述楔形衬底承载件包括CZT衬底、能够卯合的底层夹片和上层夹片及固定螺栓，所述CZT衬底装入底层夹片，用上层夹片卯合的底层夹片并固定CZT衬底，再通过固定螺栓锁紧已卯合的两层夹片，构成楔形衬底承载件。
[0012]进一步地，所述底层夹片设置有带有内螺纹的螺孔，装入了CZT衬底的底层夹片及卯合后的上层夹片与所述螺孔对应位置均设置有通孔，固定螺栓通过该通孔将卯合的底层夹片和上层夹片紧固。
[0013]进一步地，所述石墨舟主体的楔形槽设置有带有内螺纹的螺孔，所述楔形衬底承载件在插入后的与所述螺孔对应位置设置有通孔，固定螺栓通过该通孔将楔形衬底承载件与楔形槽紧固。
[0014]进一步地，可以通过调整所述底层夹片和上层夹片的尺寸实现不同规格尺寸的碲锌镉衬底装入。
[0015]一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟的用途，包括：
[0016](1)将所述外延级的(111)B面CZT衬底装入底层夹片，用上层夹片固定衬底，使用固定螺栓锁紧两层夹片，构成楔形衬底承载结构，使用N2吹扫衬底表面。
[0017](2)将承载结构沿主体部分的楔形槽插入，确保主体结构上的内螺纹孔对准固定螺栓，旋紧螺栓，固定两层结构。
[0018](3)将石墨舟整体沉入一定温度的母液，按既定的外延工艺生长。
[0019](4)在外延结构材料生长完成后，将石墨舟提出母液。
[0020](5)将螺栓旋出离开主体，沿楔形槽方向拔出衬底承载结构，转移至洁净间，依次旋出螺栓，取下夹片，完成生长过程。
[0021]本专利技术的工作原理：
[0022]本专利技术通过结构设计，让薄膜材料移出母液过程中，表面不接触过冷母液溶体，同时保证石墨舟上的残留母液不会滑落在薄膜表面。在该工艺条件下获得无析晶缺陷的碲镉汞薄膜。同时采用插拔式的装片、取片工艺，降低取片、装舟过程的操作难度，提高效率。
[0023]本专利技术提供的垂直液相外延石墨舟具有以下益处：
[0024]1)插拔式结构，操作简单。生长过程中，石墨舟可以固定于设备内不动，效率高；
[0025]2)通过结构设计避免薄膜表面接触表层母液，减少表面析晶缺陷；
[0026]3)采用本专利技术的石墨舟可抑制碲镉汞薄膜表面缺陷的出现，降低操作难度，从而提高富汞垂直液相外延碲镉汞薄膜质量和生产效率。
附图说明
[0027]图1为卯合的夹片构成的衬底承载结构结构示意图。
[0028]图2为基于富汞垂直液相外延生长碲镉汞薄膜石墨舟主体结构示意图。
[0029]图3为装好的石墨舟结构截面示意图。
[0030]图4为碲镉汞薄膜生长工艺示意图。
[0031]图5为碲镉汞薄膜生长的薄膜表面形貌。
[0032]图中：1-CZT衬底，2-底层夹片，3-上层夹片，4-固定螺栓，5-石墨舟主体，6-疏导伞。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。附图构成本申请的一部分，用于阐释本专利技术的原理。
[0034]本石墨舟基于富汞垂直液相外延设备和技术设计，从降低操作难度和减少表面缺陷的角度出发，通过结构设计，让薄膜材料移出母液过程中，表面不接触过冷母液溶体，同时保证石墨舟上的残留母液不会滑落在薄膜表面。在该工艺条件下获得低析晶缺陷的碲镉汞薄膜。达到控制表面缺陷出现的概率，提高富汞垂直液相外延碲镉汞薄膜表面质量的稳定性及重复性的目的。
[0035]本专利技术采用插拔式的装片、取片工艺，降低取片、装舟过程的操作难度，提高效率。具体请参阅图1、图2和图3所示，本专利技术包括CdZnTe衬底1、底层夹片2、上层夹片3、固定螺栓4、带有楔形槽的石墨舟主体5及疏导伞6，其中：
[0036]疏导伞与石墨舟主体为正方体结构，由1、2、3构成的楔形结构与5上的楔形槽互相匹配，通过螺栓6固定结构2、3和5。装配好的截面解剖图参见图3。
[0037]采用本专利技术的石墨舟可抑制碲镉汞薄膜表面缺陷的出现，降低操作难度，从而提高富汞垂直液相外延碲镉汞薄膜质量和生产效率。
[0038]实施例1
[0039]本专利技术实施例中，所述碲镉汞薄膜制备流程为：采用衬底为(111)B面的CZT衬底；将所述外延级的(111)B面CZT衬底装入底层夹片，用上层夹片固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低表面缺陷的垂直液相外延碲镉汞薄膜用石墨舟，其特征在于：包括带有楔形槽的石墨舟主体、楔形衬底承载件及固定螺栓；所述石墨舟主体为一正多面体，其立面均设置有楔形槽，该楔形槽用于供楔形衬底承载件插入；所述楔形衬底承载件包括CZT衬底、能够卯合的底层夹片和上层夹片及固定螺栓，所述CZT衬底装入底层夹片，用上层夹片卯合的底层夹片并固定CZT衬底，再通过固定螺栓锁紧已卯合的两层夹片，构成楔形衬底承载件。2.根据权利要求1所述的石墨舟，其特征在于：还包括在石墨舟主体的顶部设置的用于疏导其上层的母液的疏导伞。3.根据权利要求1或2所述的石墨舟，其特征在于：所述底层夹片设置有带有内螺纹的螺孔，装入了CZT衬底的底层夹片及卯合后的上层夹片与所述螺孔对应位置均设置有通孔，固定螺栓通过该通孔将卯合的底层夹片和上层夹片紧固。4.根据权利要求1或2所述的石墨舟，其特征在于：所述石墨舟主体的楔形槽设置有带有内螺纹的螺孔，所述楔形衬底承载件在插入后的与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，吴军，孔金丞，杨进宝，李沛，万志远，木胜，王宇婷，龙云富，方东，姬荣斌，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：