[实用新型]一种区域提纯工艺用石英舟

说明书

本实用新型涉及一种区域提纯工艺用石英舟，属于光电材料技术领域。本实用新型所述的石英舟两端为半圆锥形状，其舟身高度为常规石英舟舟身高度的1/3～2/3，这样设计能够减小或消除材料在区域提纯过程中由于热胀冷缩作用对石英舟的压力，达到保护石英舟的目的，从而大大降低区域提纯过程中石英舟的破损率。

技术领域

本实用新型涉及一种用于区域提纯工艺的石英舟，属于光电材料技术领域。

背景技术

锑化铟是Ⅲ-Ⅴ蔟化合物半导体中禁带宽度最窄，迁移率最大的材料，其物理、化学性能稳定，被广泛应用于红外探测器及霍尔器件等方面。红外探测器的量子效率与选用的红外敏感材料密切相关，而锑化铟在3μm～5μm波段具有很高的量子效率，加上锑化铟在制备红外探测器上拥有低成本，锑化铟红外探测器以其在军事方面的重要应用及在民用方面的广泛前景，引起了越来越广泛的关注。另外，为了适应锑化铟红外焦平面列阵器件向大规模发展的趋势，同时，为了降低红外探测器器件研制成本并提高生产效率，国内外一直在研究发展大尺寸锑化铟单晶生长技术。

目前锑化铟单晶生长主要采用常规的Czochralski(切克劳斯基)法生长，即先将购买的铟和锑熔化并凝固制备成锑化铟多晶材料，再以锑化铟多晶材料为原料进行锑化铟单晶的制备。由于购买的锑和铟的纯度为6N，锑和铟本身所含有的杂质以及工艺操作过程中引入的杂质，会导致合成后的锑化铟多晶材料中不仅含有较多的杂质，而且杂质的分布也不理想，然而杂质的存在对锑化铟单晶的性能具有重要的影响，因此，在进行锑化铟单晶生长之前需要对所制备的锑化铟多晶材料进行提纯。

一般采用区域提纯法除去锑化铟多晶材料中的杂质元素，提纯后锑化铟多晶材料的载流子浓度N≤1×10¹⁴cm^-3(77K)，电子迁移率u≥5×10⁵/V·S(77K)。一块含有杂质的材料，经熔化后再慢慢凝固，则固体中各部分的杂质浓度并不相同，这就是分凝现象。区域提纯也属于分凝现象，只是在操作过程中把锭条的一部分熔化成一熔区，而不是使整个锭条全都熔化，然后把熔区从锭的一端移动到另一端(一般是保持熔区长度不变)，即完成一次提纯，经过数十次的区域提纯后，分布系数大于1的p型杂质集中锭条的头部(即区域提纯首先通过的区域)，分布系数小于1的n型杂质集中于锭条的尾部(即区域提纯最后通过的区域)，而锭条的中部p型和n型杂质含量都很低，则把杂质浓度高的部分除去，保留杂质浓度低的部分，便达到提纯的目的。

区域提纯方法所采用的设备包括加热设备、移动设备、石英管和石英舟等部分。区域提纯需要使熔区相对于锭条移动，为此，既可以通过移动设备使锭条移动，也可以通过移动设备使加热设备移动。石英舟是区域提纯中锭条的主要载体，采用石英管加工而成，通常是沿轴向将石英管剖分成两个相等的半圆柱体，再将半圆柱体的两端加工成半球形，即得到一个石英舟，如图1和图2所示。在区域提纯过程中，锭条放在石英舟中，由于热胀冷缩作用以及锭条与石英舟的热膨胀系数不同，石英舟经常会爆裂，而且由于石英舟爆裂溅射到石英管内的材料则不能再使用，会造成原料的浪费。

实用新型内容

针对圆头状石英舟在区域提纯过程中容易炸裂的问题，本实用新型的目的在于提供一种区域提纯工艺用石英舟，通过将石英舟的两端设计成半圆锥形状，并将石英舟的高度由石英管的半径降低为石英管半径的1/3～2/3，能够大大降低区域提纯过程中石英舟的破损率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种区域提纯工艺用石英舟，所述石英舟由石英管加工而成，石英舟舟身的高度为石英管半径的1/3～2/3，石英舟的两端加工成半圆锥形，圆锥的轴与圆锥的母线之间的夹角为22°～25°。

进一步的，对锑化铟进行区域提纯过程中，石英舟倾斜放置在密封的石英管中，石英舟的一端比另一端高10°～15°。

有益效果：