本發(fā)明屬于晶體生長(zhǎng)，具體是涉及一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置及工藝方法。

背景技術(shù)：

1、富碲法生長(zhǎng)碲鎘化物晶體是晶體的生長(zhǎng)及熔區(qū)溫度需要在碲熔點(diǎn)450℃以上，在高溫下，將碲鎘化物溶解在碲溶劑中，通過移動(dòng)生長(zhǎng)坩堝或爐體使溶解度下降，溶液處于過飽和狀態(tài)，碲鎘化物晶體析出，碲料被逐漸排到碲鎘化物晶體的上端，下端為生長(zhǎng)完成的碲鎘化物晶體。在碲鎘化物晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，爐體進(jìn)行降溫，當(dāng)爐體的溫度降至碲熔點(diǎn)時(shí)，液態(tài)的碲會(huì)瞬間凝固，相變發(fā)生的瞬間所產(chǎn)生的拉應(yīng)力容易導(dǎo)致靠近生長(zhǎng)界面處的晶體發(fā)生開裂，甚至向下延伸，導(dǎo)致碲鎘化物晶體存在著裂縫，碲鎘化物晶體的可利用率嚴(yán)重降低。

2、同時(shí)在生長(zhǎng)完成后，碲鎘化物晶體的末端是富碲料，需要將富碲料切割掉。富碲料中都會(huì)有殘留的碲鎘化物，通常碲鎘化物的部分占到30%以上，在切割富碲料時(shí)，容易引入切割冷卻液中的雜質(zhì)，富碲料會(huì)摻雜大量的雜質(zhì)，導(dǎo)致富碲料被污染，無法再次利用，造成了物料的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置及工藝方法，實(shí)現(xiàn)在用富碲法生長(zhǎng)碲鎘化物晶體，得到的晶體表面平整無裂縫，減少碲鎘化物晶體開裂，并回收高純度的碲料，用于下次使用，節(jié)約資源。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，包括生長(zhǎng)容器、冷阱和升降臺(tái)；生長(zhǎng)容器放置于升降臺(tái)上，升降臺(tái)帶動(dòng)生長(zhǎng)容器上下移動(dòng)；生長(zhǎng)容器的頂部向下凹陷，冷阱放置于生長(zhǎng)容器的頂部凹陷區(qū)域，冷阱內(nèi)通入冷卻介質(zhì)對(duì)生長(zhǎng)容器的頂部降溫，使碲鎘化物晶體生長(zhǎng)后液態(tài)的碲沉積到生長(zhǎng)容器的頂部。

3、一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，是利用富碲法來生長(zhǎng)碲鎘化物晶體，使所得到的晶體表面平整無裂縫，提高晶體質(zhì)量，同時(shí)在高溫下原位將液態(tài)的碲料和其中的碲鎘化物晶體直接分離，即可得到高純的碲料，留作下次使用，避免物料的浪費(fèi)。生長(zhǎng)容器是碲鎘化物晶體生長(zhǎng)的空腔，滿足碲鎘化物晶體生長(zhǎng)。冷阱放置于生長(zhǎng)容器上，在碲鎘化物晶體生長(zhǎng)完成后，對(duì)生長(zhǎng)容器的上方進(jìn)行降溫，使生長(zhǎng)容器上方的溫度低于碲的熔點(diǎn)，此時(shí)在物理氣相沉積的作用下，液態(tài)的碲會(huì)逐漸揮發(fā)沉積到生長(zhǎng)容器上方，持續(xù)沉積，直至液態(tài)的碲在長(zhǎng)完的晶體頂部完全消失，液態(tài)的碲料和碲鎘化物晶體實(shí)現(xiàn)完全分離，因此所得到的碲料可以用作下次使用，同時(shí)生長(zhǎng)后的晶體表面平整無裂縫。升降臺(tái)可帶動(dòng)生長(zhǎng)容器上下移動(dòng)，以滿足碲鎘化物晶體在生長(zhǎng)過程中以及生長(zhǎng)完成后對(duì)于不同溫度的需求。

4、進(jìn)一步地，生長(zhǎng)容器包括生長(zhǎng)坩堝和封閉件；生長(zhǎng)坩堝為豎向罐體，頂部具有開口，封閉件設(shè)置在生長(zhǎng)坩堝頂部的開口處，裝入物料后，生長(zhǎng)坩堝與封閉件一體連接，形成密閉空間

5、生長(zhǎng)容器包括生長(zhǎng)坩堝和封閉件，生長(zhǎng)坩堝頂部具有開口，封閉件設(shè)置在生長(zhǎng)坩堝頂部的開口處，裝入物料后，通過抽真空，形成真空密閉空間，供碲鎘化物晶體生長(zhǎng)。碲鎘化物晶體在生長(zhǎng)坩堝中生長(zhǎng)，生長(zhǎng)完成后，碲鎘化物晶體上方的碲料會(huì)逐漸揮發(fā)沉積到封閉件的底部，持續(xù)沉積，實(shí)現(xiàn)碲鎘化物晶體和碲料的分離。

6、進(jìn)一步地，冷阱包括冷卻本體；冷卻本體連有流入管和流出管。

7、冷阱包括冷卻本體，冷卻本體中存在冷卻空腔，用于存儲(chǔ)冷卻介質(zhì)。冷卻本體連有流入管和流出管，冷卻介質(zhì)從流入管流入，流出管流出，保證冷卻介質(zhì)的冷卻效果。

8、進(jìn)一步地，生長(zhǎng)容器的外部設(shè)有加熱爐體，加熱爐體的內(nèi)壁與生長(zhǎng)容器的外壁間存在縫隙；加熱爐體中設(shè)置有加熱器；加熱爐體內(nèi)部存在空腔，升降臺(tái)帶動(dòng)生長(zhǎng)容器在加熱爐體內(nèi)部的空腔上下移動(dòng)。

9、加熱爐體中設(shè)置有加熱器，升降臺(tái)可帶動(dòng)生長(zhǎng)容器在加熱爐體內(nèi)部的空腔上下移動(dòng)，以滿足碲鎘化物晶體生長(zhǎng)時(shí)的溫度，使碲鎘化物晶體生長(zhǎng)，同時(shí)加熱爐體內(nèi)存在多個(gè)溫度區(qū)域，以供碲鎘化物晶體在生長(zhǎng)過程中以及生長(zhǎng)完成后對(duì)于不同溫度的需求。

10、本發(fā)明還提供一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，用上述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置生長(zhǎng)碲鎘化物晶體，所述方法包括如下步驟：

11、步驟s1，將物料放置于生長(zhǎng)坩堝內(nèi)，在生長(zhǎng)坩堝的頂部加上封閉件，進(jìn)行抽真空并封焊，將封焊好的生長(zhǎng)坩堝置于加熱爐體中，進(jìn)行碲鎘化物晶體生長(zhǎng)，生長(zhǎng)結(jié)束后，碲鎘化物晶體的頂部為液態(tài)的碲；

12、步驟s2，將冷阱放置于封閉件的上方，冷卻介質(zhì)開始循環(huán)，對(duì)封閉件底部進(jìn)行降溫，液態(tài)的碲揮發(fā)沉積冷凝到封閉件的底部，將碲鎘化物晶體和碲物料分離；

13、步驟s3，液態(tài)的碲揮發(fā)完全后，將加熱爐體的溫度降到室溫。

14、進(jìn)一步地，碲鎘化物晶體選自碲鋅鎘晶體或碲化鎘晶體的一種；碲鎘化物晶體的分子式為cd1-xznxte1-ysey(x=0~0.3，y=0~0.2)。

15、進(jìn)一步地，步驟s2中，將冷阱放置于封閉件的上方時(shí)，加熱爐體的溫度高于500℃并恒溫保持；對(duì)封閉件底部進(jìn)行降溫，封閉件底部的溫度降低至450℃以下。

16、進(jìn)一步地，步驟s2中，冷卻介質(zhì)選自水、乙二醇、壓縮空氣、氦氣、氮?dú)饣驓鍤獾囊环N。

17、進(jìn)一步地，步驟s1中，生長(zhǎng)坩堝選自石英坩堝或氮化硼坩堝的一種；生長(zhǎng)坩堝在物料裝入前進(jìn)行熏碳。

18、在裝入物料前，將生長(zhǎng)坩堝進(jìn)行熏碳，可以避免碲鎘化物晶體在高溫下與生長(zhǎng)坩堝的粘連，也防止了生長(zhǎng)坩堝雜質(zhì)向晶體中的擴(kuò)散，生長(zhǎng)出表面光滑，完整性好的碲鎘化物晶體。

19、進(jìn)一步地，步驟s3中，將加熱爐體的溫度降到室溫的方式選自爐溫程序或斷電方式的一種。

20、有益效果

21、本發(fā)明通過在高溫下將生長(zhǎng)完成后的碲鎘化物晶體與碲料直接分離，避免了由于生長(zhǎng)界面處碲的相變應(yīng)力造成的碲鎘化物晶體開裂，使所得到的晶體表面平整無裂縫，提高了碲鎘化物晶體的質(zhì)量和產(chǎn)率，同時(shí)本發(fā)明可以原位回收高純無污染的碲料，用于循環(huán)再利用，避免了物料的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，其特征在于：包括生長(zhǎng)容器（1）、冷阱（2）和升降臺(tái)（3）；所述生長(zhǎng)容器（1）放置于升降臺(tái)（3）上，升降臺(tái)（3）帶動(dòng)生長(zhǎng)容器（1）上下移動(dòng)；所述生長(zhǎng)容器（1）的頂部向下凹陷，冷阱（2）放置于生長(zhǎng)容器（1）的頂部凹陷區(qū)域，冷阱（2）內(nèi)通入冷卻介質(zhì)對(duì)生長(zhǎng)容器（1）的頂部降溫，使碲鎘化物晶體生長(zhǎng)后液態(tài)的碲沉積到生長(zhǎng)容器（1）的頂部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，其特征在于：所述生長(zhǎng)容器（1）包括生長(zhǎng)坩堝（11）和封閉件（12）；所述生長(zhǎng)坩堝（11）為豎向罐體，頂部具有開口，封閉件（12）設(shè)置在生長(zhǎng)坩堝（11）頂部的開口處，裝入物料后，生長(zhǎng)坩堝（11）與封閉件（12）一體連接，形成密閉空間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，其特征在于：所述冷阱（2）包括冷卻本體（21）；所述冷卻本體（21）連有流入管（22）和流出管（23）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，其特征在于：所述生長(zhǎng)容器（1）的外部設(shè)有加熱爐體（4），加熱爐體（4）的內(nèi)壁與生長(zhǎng)容器（1）的外壁間存在縫隙；所述加熱爐體（4）中設(shè)置有加熱器；所述加熱爐體（4）內(nèi)部存在空腔，升降臺(tái)（3）帶動(dòng)生長(zhǎng)容器（1）在加熱爐體（4）內(nèi)部的空腔上下移動(dòng)。

5.一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：用權(quán)利要求4所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置生長(zhǎng)碲鎘化物晶體，所述方法包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：所述碲鎘化物晶體選自碲鋅鎘晶體或碲化鎘晶體的一種；所述碲鎘化物晶體的分子式為cd1-xznxte1-ysey?(x=0~0.3，y=0~0.2)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：步驟s2中，將冷阱放置于封閉件的上方時(shí)，加熱爐體的溫度高于500℃并恒溫保持；對(duì)封閉件底部進(jìn)行降溫，封閉件底部的溫度降低至450℃以下。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：步驟s2中，所述冷卻介質(zhì)選自水、乙二醇、壓縮空氣、氦氣、氮?dú)饣驓鍤獾囊环N。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：步驟s1中，所述生長(zhǎng)坩堝選自石英坩堝或氮化硼坩堝的一種；所述生長(zhǎng)坩堝在物料裝入前進(jìn)行熏碳。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，其特征在于：步驟s3中，將加熱爐體的溫度降到室溫的方式選自爐溫程序或斷電方式的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于晶體生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置及工藝方法。本發(fā)明的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置，主要包括生長(zhǎng)容器和冷阱，生長(zhǎng)容器的頂部向下凹陷，冷阱放置于生長(zhǎng)容器的頂部凹陷區(qū)域，冷阱內(nèi)通入冷卻介質(zhì)對(duì)生長(zhǎng)容器的頂部降溫，使碲鎘化物晶體生長(zhǎng)后液態(tài)的碲沉積到生長(zhǎng)容器的頂部。此外，本發(fā)明還提供一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的工藝方法，用上述的生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置生長(zhǎng)碲鎘化物晶體。利用本發(fā)明的一種生長(zhǎng)碲鎘化物晶體的裝置及工藝方法，可以實(shí)現(xiàn)用富碲法生長(zhǎng)碲鎘化物晶體，得到的晶體表面平整無裂縫，減少碲鎘化物晶體開裂，同時(shí)回收高純度的碲料，用于下次使用，節(jié)約資源。

技術(shù)研發(fā)人員：方婭婷,高緒彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州哥地光子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2