专利名称：制备碲铟汞单晶专用石英坩埚的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石英坩埚，特别是一种制备碲铟汞单晶专用石英坩埚。
背景技术：
文献"Signle-crystal Growth of Mercury Indium Telluride (MIT)by Vertical BridgmanMethod(VB) [J]. J. Cryst. Growth, 2006， 290 :203"公开了一种生长MIT单晶的方 法，该方法采用垂直布里奇曼法对MIT晶体生长进行了初步研究，但是所生长的MIT晶体直 径较小(直径为15mm)，单晶尺寸较小(< 5mmX 5mm)，难以对晶体进行定向切割，获得特定 晶体取向的单晶片，另外晶粒比较多，晶锭的单晶率很不理想，从而影响了材料本身的电学 和光学性能，在器件制造方面不能达到最佳的应用效果。 现有技术制备出的碲铟汞单晶尺寸小的一个重要原因是其所设计的石英坩埚直 径小(直径为15mm)，影响MIT晶体的直径、晶粒的大小和数量；石英坩埚引晶区只有一个 锥度，且角度大于30。，与MIT的晶系不匹配，影响单晶率的提高。
发明内容为了克服现有技术制备出的MIT单晶尺寸小的不足，本实用新型提供一种制备碲 铟汞单晶专用石英坩埚，通过增大石英坩埚的直径，并将石英坩埚引晶区设计为两个锥度， 控制MIT晶体生长的温度梯度和晶体生长速率，利用变速晶体生长，可以制备出大尺寸的 碲铟汞单晶。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案一种制备碲铟汞单晶专用石英坩 埚，由引晶区和晶体生长区构成，所述生长区是圆柱形，其特点是所述引晶区由两段圆锥体构 成，上锥体与下锥体等分引晶区，上锥体的锥度是40 50。，下锥体的锥度是10 13。。 所述生长区直径是30mm。 所述生长区长度是200mm。 所述生长区壁厚是4mm。 本实用新型的有益效果是由于增大了石英坩埚的直径，并将石英坩埚引晶区设 计为两个锥度，控制MIT晶体生长的温度梯度和晶体生长速率，利用变速晶体生长，制备出 的MIT单晶尺寸由现有技术的〈5mmX5mm增加到20mmX20mm以上。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型实施例1制备碲铟汞单晶专用石英坩埚示意图。 图中，1-石英坩埚，2-引晶区，3-生长区，8-石英塞。
具体实施方式
实施例1 :参照图l，制备碲铟汞单晶专用石英坩埚1由锥形引晶区2和圆柱形生长区3组成。弓l晶区2高度为30mm，由两段圆锥构成，下锥体的锥度为12° ，高是15mm，上 锥体的锥度为45。，高是15mm。在石英坩埚1的开口处是石英塞8，石英塞8的外径与生 长区3的内径等大。圆锥与所生长晶体的晶系密切相关，正确选择圆锥角度是提高单晶率 的关键环节。晶体生长区3的长度为200mm，直径为30mm，壁厚为4mm。所设计的石英坩埚 形状有利于高温熔体自发形核，通过晶核淘汰机制，生长单晶体。通过加厚石英坩埚壁，提 高了石英坩埚的抗压能力。然后考虑MIT晶体材料的特性和晶锭规格尺寸大小，设计出适 合直径为30mmMIT晶体生长的温度梯度为13°C /cm。由于晶体生长过程中热传输情况的变 化使固液界面温度梯度发生变化，采用变速晶体生长，晶体的生长速率0. 7mm/h由逐渐变 为0. 5mm/h，避免晶体生长速度与石英坩埚下降的速度不符合，严格控制小晶形成，提高单 晶率。并精确控制晶体生长过程，在晶体生长炉的高温区和结晶区各放一支镍铬镍硅热电 偶，控制高温熔体位置和晶体结晶位置，监控结晶位置的温度变化调整晶体生长速率。 实施例2 :设计的石英坩埚1由锥形引晶区2和圆柱形生长区3组成。弓|晶区2高 度为30mm，由两段圆锥构成，下锥体的锥度为10° ，高是15mm，上锥体的锥度为40° ，高是 15mm。在石英坩埚1的开口处是石英塞8，石英塞8的外径与生长区3的内径等大。 实施例3 :设计的石英坩埚1由锥形引晶区2和圆柱形生长区3组成。弓|晶区2高 度为30mm，由两段圆锥构成，下锥体的锥度为13° ，高是15mm，上锥体的锥度为50° ，高是 15mm。在石英坩埚1的开口处是石英塞8，石英塞8的外径与生长区3的内径等大。 发明人在上述工艺条件范围内进行了多次多种组合实验，均取得了良好的效果。
权利要求一种制备碲铟汞单晶专用石英坩埚，由引晶区和晶体生长区构成，所述生长区是圆柱形，其特征在于所述引晶区由两段圆锥体构成，上锥体与下锥体等分引晶区，上锥体的锥度是40～50°，下锥体的锥度是10～13°。
2. 根据权利要求1所述的专用石英坩埚，其特征在于所述生长区直径是30mm。
3. 根据权利要求1所述的专用石英坩埚，其特征在于所述生长区长度是200mm。
4. 根据权利要求1所述的专用石英坩埚，其特征在于所述生长区壁厚是4mm。
专利摘要本实用新型公开了一种制备碲铟汞单晶专用石英坩埚，用来制备大尺寸的碲铟汞单晶，所述专用石英坩埚的引晶区由两段圆锥体构成，上锥体与下锥体等分引晶区，上锥体的锥度是40～50°，下锥体的锥度是10～13°。本实用新型通过增大石英坩埚的直径，并将石英坩埚引晶区设计为两个锥度，控制MIT晶体生长的温度梯度和晶体生长速率，利用变速晶体生长，制备出的MIT单晶尺寸由现有技术的＜5mm×5mm增加到20mm×20mm以上。
文档编号C30B29/46GK201545932SQ200920245349
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者介万奇, 傅莉, 王新鹏, 王涛, 罗林 申请人:西北工业大学