[发明专利]多晶硒化锌的制备方法

说明书

本公开提供了一种多晶硒化锌的制备方法，其包括步骤：将厚度为30mm～50mm的多晶硒化锌片的表面进行处理，得到粗糙度小于Ra20的硒化锌抛光片，将硒化锌抛光片等离子清洗后置于石墨衬底上；步骤二，将锌料安装在坩埚内；步骤三，将石墨衬底沉积器安装在石墨坩埚上，再置于化学气相沉积真空炉内；步骤四，在室温下，化学气相沉积真空炉通氩气；步骤五，坩埚升温，石墨衬底沉积器升温；步骤六，锌开始蒸发，向石墨衬底沉积器内通入氩气携带的硒化氢气体，向坩埚内通入氩气；步骤七，锌蒸发完毕，停止通入硒化氢气体，坩埚降温，石墨衬底沉积器降温，出炉得到最终整体厚度为60mm～100mm的多晶硒化锌。本公开可以制备得到厚尺寸多晶硒化锌材料。

技术领域

本公开涉及红外材料制备技术领域，具体涉及一种多晶硒化锌的制备方法。

背景技术

硒化锌材料是半导体发光基质材料，其性能优异，具有能带间隙宽、高折射率、高透光率等特点，广泛应用于物理学、光学、传感器、光电材料等领域。硒化锌材料在传统光电应用方面具有不可替代的优势，例如：蓝色发光器件、红外热成像仪、全天候光学装置、短波长激光器以及透射窗口材料，无论是在基础研究还是实际应用方面有着极为广阔的应用前景。

目前制备ZnSe主要方法为化学气相沉积法(CVD)，使用化学气相沉积真空炉设备，以高纯度锌和高纯度H₂Se气体为原料，以高纯惰性气体Ar气体为载气，在600℃～800℃的温度范围内将Zn蒸发为Zn蒸汽，由Ar气携带进入沉积室内，与同样由Ar携带进入到沉积室H₂Se气体在650℃～850℃温度范围内得到ZnSe产品，沉积到石墨衬底上。由于锌原料投放在真空炉石墨坩埚内，当锌料蒸发干，沉积即结束无法继续沉积生长，产品厚度受到设备本身的限制，无法得到厚尺寸硒化锌产品。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种多晶硒化锌的制备方法，其能有效地解决硒化锌产品厚度不足的问题。

为了实现上述目的，本公开提供了一种多晶硒化锌的制备方法，其包括步骤：步骤一，将厚度为30mm～50mm的一次成品多晶硒化锌片的作为待沉积面的一个表面进行表面处理，得到该表面的粗糙度小于Ra20的硒化锌抛光片，将硒化锌抛光片等离子清洗后置于石墨衬底沉积器的石墨衬底上；步骤二，将锌料安装在坩埚内；步骤三，将石墨衬底沉积器安装在石墨坩埚上且石墨衬底沉积器和石墨坩埚上下连通，再置于化学气相沉积真空炉内；步骤四，在室温下，化学气相沉积真空炉通氩气，维持化学气相沉积真空炉的炉内的真空度；步骤五，坩埚升温至坩埚的锌蒸发温度，石墨衬底沉积器升温至化学气相沉积温度；步骤六，坩埚内的锌开始蒸发，向石墨衬底沉积器内通入氩气携带的硒化氢气体，向坩埚内通入氩气且坩埚内的蒸发的锌蒸汽经由氩气携带进入石墨衬底沉积器，在石墨衬底沉积器内，氩气携带的锌蒸汽和氩气携带硒化氢气体反应以使硒化锌化学气相沉积在硒化锌抛光片的待沉积面上；步骤七，坩埚内的锌蒸发完毕，停止硒化氢气体的通入，坩埚降温至室温，石墨衬底沉积器降温至室温，出炉得到最终整体厚度为60mm～100mm的二次成品多晶硒化锌。

在一些实施例中，在步骤四中，所述炉内的真空度为2000Pa～10000Pa。

在一些实施例中，在步骤五中，坩埚以0.4℃/min～2℃/min的速率升温，坩埚的锌蒸发温度为600℃～750℃。

在一些实施例中，在步骤五中，石墨衬底沉积器以0.2℃/min～1.2℃/min的速率升温，沉积化学气相沉积温度为650℃～800℃。

在一些实施例中，在步骤六中，通入坩埚内的携带锌蒸汽的氩气的流量与锌的蒸发速率比例为4～18。

在一些实施例中，在步骤六中，与硒化氢混合的氩气的流量与硒化氢的流量的比例为6～22。

在一些实施例中，在步骤六中，硒化氢和锌的摩尔比例为0.7～1.5。

在一些实施例中，在步骤六中，硒化锌的沉积速率为60μm/h～200μm/h。