[发明专利]一种维持ZnTe晶体稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种维持ZnTe晶体稳定性的方法，包括采用Te熔剂‑TGSM技术生长ZnTe电光晶体；探索掺杂对Zn空位的补偿原理和效率；选取Zn粒作为退火源，将ZnTe晶体插在石英支架上固定于石英管内的一端，退火源金属Zn粒装入退火管的另一端，将退火管内抽成真空，然后熔封退火管；将退火管装入两段式退火炉，ZnTe晶体在Zn蒸汽氛围中进行退火；退火后，取出退火管，将ZnTe晶体取出，去除晶体的损伤层，并对晶体表面进行打磨抛光，并进行清洗，甩干。改善熔体的对流，优化溶质的分布，生长大尺寸、低缺陷密度ZnTe单晶，优化退火工艺消除ZnTe晶体中微米尺度的Te夹杂，并实现对其电活性缺陷的调控，提高稳定性，提高晶体的电学和光学性能。

技术领域

本发明涉及ZnTe晶体技术领域，具体为一种维持ZnTe晶体稳定性的方法。

背景技术

ZnTe是一种具有优异光电性能的Ⅱ-Ⅵ化合物半导体,广泛应用于太赫兹(THz)电磁波辐射与探测、纯绿光发光二极管(LED)、激光二极管(LD)以及太阳能电池等领域,但目前大尺寸高质量ZnTe体单晶的制备技术并不成熟。ZnTe晶体生长过程中的热力学和动力学因素是影响晶体结构缺陷的关键。目前关于熔体法生长ZnTe体单晶的研究较多。1964年研究人员首次采用高压Bridgman法制备出p型ZnTe晶体。但由于裂纹、孔洞和晶界等宏观结构缺陷的存在，使得该方法生长出来的晶体利用率较低。导致可以定向切割出的单晶尺寸小，限制了器件的大规模应用。2002年日本佐贺大学Asahi等通过使用液封技术的直拉法和垂直梯度凝固法分别制备出直径80mm的ZnTe晶体。虽然采用B2O3液封技术一定程度抑制了Zn元素的挥发，但由于晶体生长温度过高，导致生长态ZnTe晶体中本征点缺陷浓度和位错密度较高。

近年来，研究人员开发出碲自助熔剂(以下简称Te熔剂)技术生长ZnTe晶体，可以有效降低晶体的生长温度，并且可以减少高温条件下从石英坩埚中扩散的杂质。2014年日本新日矿业公司采用Te熔剂技术改进的VGF法生长出ZnTe晶体。但采用Te熔剂法进行ZnTe晶体生长的一个显著的特点是：随着晶体生长的进行，熔体成分不断变化导致溶质的析出温度和析出速率在不断变化，进而造成液/固界面的推进速率及形态不稳定，为此我们提出一种维持ZnTe晶体稳定性的方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种维持ZnTe晶体稳定性的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种维持ZnTe晶体稳定性的方法，包括如下步骤：

S1、晶体生长

采用Te熔剂-TGSM技术生长ZnTe电光晶体，通过优化ACRT参数获得大尺寸ZnTe单晶；

S2、Zn空位的补偿与晶体稳定性关系

对生长态晶体中的结构缺陷进行表征，主要探索掺杂对Zn空位的补偿原理和效率，揭示富Te相及其诱导缺陷的交互作用机制及演变规律；

S3、退火管清洗

选取石英材质的退火管和支架，将退火管和支架进行清洗并烘干备用；

S4、放置晶体和退火源

选取Zn粒作为退火源，将ZnTe晶体插在石英支架上固定于石英管内的一端，退火源金属Zn粒装入退火管的另一端，将退火管内抽成真空，然后熔封退火管；

S5、退火改性

将退火管装入两段式退火炉，使得ZnTe晶体位于上方，退火源位于下方，退火炉升温，使得ZnTe晶体在Zn蒸汽氛围中进行退火；

S6、晶体表面处理

退火后，取出退火管，将ZnTe晶体取出，去除晶体的损伤层，并对晶体表面进行打磨抛光，并进行清洗，甩干。