[发明专利]一种磷硅镉单晶的水平生长装置及生长方法

权利要求书

1.一种磷硅镉单晶的水平生长装置用热解氮化硼舟状坩埚，包括：顺次连接的晶核生长段、过渡段和单晶生长段，

所述晶核生长段的长度和宽度均小于所述单晶生长段的长度和宽度，

所述晶核生长段的第一端部呈尖顶状，

所述晶核生长段的第二端部通过所述过渡段与所述单晶生长段连接。

2.根据权利要求1所述的热解氮化硼舟状坩埚，其特征在于，所述晶核生长段的第一端部呈楔形。

3.根据权利要求2所述的热解氮化硼舟状坩埚，其特征在于，所述晶核生长段的第一端部的楔形角为10°-150°。

4.一种磷硅镉单晶的水平生长装置，包括：外层石英管、内层石英管和权利要求1-3任一项所述的热解氮化硼舟状坩埚，

所述热解氮化硼舟状坩埚套装在所述内层石英管内，所述热解氮化硼舟状坩埚的外壁与所述内层石英管的内壁之间具有空隙，

所述内层石英管套装在所述外层石英管内，所述内层石英管的外壁与所述外层石英管的内壁之间具有空隙。

5.根据权利要求4所述的磷硅镉单晶的水平生长装置，其特征在于，所述磷硅镉单晶的水平生长装置还包括多个定位块，所述定位块设置在所述内层石英管及所述热解氮化硼舟状坩埚的外壁上。

6.利用权利要求4或5所述的磷硅镉单晶的水平生长装置生长磷硅镉单晶的方法，包括：

步骤a、将磷硅镉多晶放入热解氮化硼舟状坩埚内，得到装填有磷硅镉多晶的热解氮化硼舟状坩埚；

步骤b、将所述装填有磷硅镉多晶的热解氮化硼舟状坩埚放入干燥的内层石英管内，抽真空后密封，得到装填有热解氮化硼舟状坩埚的内层石英管；

步骤c、将所述装填有热解氮化硼舟状坩埚的内层石英管放入干燥的外层石英管内，抽真空后导入惰性气体，然后密封，得到装填有热解氮化硼舟状坩埚的双层石英管；

步骤d、将所述装填有热解氮化硼舟状坩埚的双层石英管放入水平晶体生长炉内，以50-200℃/h的速率使所述水平晶体生长炉升温至1133-1180℃，使PBN舟状坩埚内的磷硅镉多晶熔化成熔体；

步骤e、以5-20℃/cm的温度梯度和0.1-5mm/h的晶体生长速率使所述熔体全部结晶，所述温度梯度沿着热解氮化硼舟状坩埚的晶核生长段至单晶生长段的方向逐渐增加；

步骤f、以5～20℃/h的降温速率使所述水平晶体生长炉降温至1000℃，再以20～40℃/h的降温速率使所述水平晶体生长炉降温至500℃，冷却至室温，得到所述磷硅镉单晶。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，所述磷硅镉多晶的放入量以使所述磷硅镉多晶的熔体均布在所述热解氮化硼舟状坩埚内，并使位于晶核生长段的所述磷硅镉多晶的熔体的体积大于等于晶核生长段的容积的1/5为宜。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤b中，将所述装填有磷硅镉多晶的热解氮化硼舟状坩埚放入干燥的内层石英管内，使用石英堵头进行封口，然后对所述内层石英管抽真空至真空度低于1.0×10^-4Pa时，使用丁烷或氢氧焰熔接密封，得到装填有热解氮化硼舟状坩埚的内层石英管。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤c中，将所述装填有热解氮化硼舟状坩埚的内层石英管放入干燥的外层石英管内，使用石英堵头进行封口，然后对所述外层石英管抽真空至真空度低于1.0×10^-2Pa时，向所述外层石英管内导入惰性气体使所述惰性气体的通气量为0.1-0.9atm，并使用丁烷或氢氧焰熔接密封，得到装填有热解氮化硼舟状坩埚的双层石英管。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤d中，使用热偶监控所述热解氮化硼舟状坩埚的晶核生长段及单晶生长段的温度。