[发明专利]一种可补偿镉元素的砷锗镉单晶生长方法

摘要

本发明公开了一种可补偿镉元素的砷锗镉单晶生长方法，该方法采用VGF生长装置对Cd元素补偿的CdGeAs₂单晶的生长过程进行控制，VGF生长装置包括由石英原料坩埚和平底石英坩埚组成的单晶生长坩埚和五温区生长炉，石英原料坩埚部分设为晶体生长区，平底石英坩埚设为元素补偿区，元素补偿区位于单晶生长坩埚的下方，两区域通过生长坩埚侧壁的元素补偿管相连通，将CdGeAs₂和Cd原料放进两层的坩埚内，分温区和步骤控制CdGeAs₂单晶生长温度，在单晶生长过程中补偿Cd元素，使晶体首尾两端Cd元素均匀分布，解决因为Cd元素不一致导致的单晶性能不统一的问题，增大单晶的有效使用体积，降低CdGeAs₂单晶生长成本。

主权项

1. 一种可补偿镉元素的砷锗镉单晶生长方法，其特征在于，该方法采用VGF生长装置对Cd元素补偿的CdGeAs2单晶的生长过程进行控制，所述VGF生长装置包括由石英原料坩埚（301）和平底石英坩埚（302）两部分组成的单晶生长坩埚（3）和五温区生长炉，石英原料坩埚（301）部分设为晶体生长区，平底石英坩埚（302）设为元素补偿区，元素补偿区位于单晶生长坩埚（3）的下方，两区域通过单晶生长坩埚（3）侧壁的元素补偿管（303）相连通，所述方法通过以下生长步骤完成：一、准备阶段1、使用去离子水清洗石英平底坩埚（302），称取一定质量的纯度为99.9999%的Cd粒放入平底石英坩埚（302）内；2、使用去离子水清洗石英原料坩埚（301），称取一定质量的纯度为99.9999%的CdGeAs2原料，放入石英原料坩埚（301）内，使元素补偿管（303）上部的元素补偿口（304）在熔化后液体原料的液面下方；3、将石英平底坩埚（302）和石英原料坩埚（301）高温封合成一体，然后将单晶生长坩埚（3）整体抽真空，在单晶生长坩埚（3）顶部进行密封；二、化料阶段1、将单晶生长坩埚（3）整体放入五温区生长炉中，使晶体生长区位于第一温区、第二温区和第三温区区间，元素补偿区位于第四温区和第五温区区间，开始升温化料；2、设置第一温区、第二温区和第三温区按照1℃/min‑5℃/min的等升温速率升温至650℃‑750℃，第四温区和第五温区按照1℃/min‑2℃/min的等升温速率升温至100℃，保温24h‑48h；三、生长阶段保持第一温区温度不变，以0.5℃/h‑2℃/h的降温速率，使第二温区和第三温区降温，其中第二温区的降温速率<第三温区的降温速率，至第三温区降至600℃‑630℃时，按照2℃/h‑4℃/h的等升温速率使第四温区和第五温区升温至300℃‑350℃，保持24h‑48h；按照以0.5℃/h‑2℃/h的降温速率，使第一温区、第二温区和第三温区降温，其中第一温区的降温速率<第二温区的降温速率<第三温区的降温速率，至第三温区降至300℃‑350℃时，使第一温区、第二温区、第三温区、第四温区和第五温区按照1℃/h‑3℃/h的等降温速率降至室温，取出CdGeAs2晶体。