一种生长大尺寸低位错密度GaSb单晶的装置和方法与流程

文档序号:36053032发布日期:2023-11-17 20:00阅读:18来源:国知局

本发明涉及锑化镓单晶的制备,尤其涉及一种生长大尺寸低位错密度gasb单晶的装置和方法。


背景技术:

1、ⅲ-ⅴ族化合物半导体材料锑化镓(gasb)是制备三元、四元含锑化合物,ⅲ-ⅴ族合金及超晶格的重要衬底材料,可用于光纤通讯、超晶格、太阳能电池、红外探测器及发光二极管等领域。目前gasb的生长方法主要为液封直拉法(lec法),垂直布里奇曼法(hb法),lec法在拉晶过程中,暴露在空气中的晶体容易形成浮渣,导致拉晶时形成孪晶,另外由于散热问题此方法拉晶尺寸过大时位错密度会增大。hb法在长晶过程中由于传动结构问题,造成长晶过程中固液界面不稳,因此不容易生长大尺寸晶体。另外这两种方法由于温度过高,容易使安瓿、坩埚、密封剂中的杂质析出,从而造成晶体位错过大。现在gasb主要生长尺寸为2-3inch,若再扩大生长尺寸,则会引起位错过大,孪晶过多的缺陷。

2、大尺寸gasb难以生长的原因主要是生长时固液界面难以控制,由于结晶时的结晶潜热和热导率的影响,结晶放热难以导出导致固液界面形状不稳,从而造成位错增多;晶体由籽晶向上生长时由于坩埚倾角和温度不均匀造成晶体孪晶增多。


技术实现思路

1、本发明旨在提供一种生长大尺寸低位错密度gasb单晶的装置和方法克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

2、为达到上述目的,本发明的技术方案具体是这样实现的:

3、1、铋熔液中生长出gasb,能使其熔点从712℃降低到450℃左右,降低熔点可以避免其他组分析出杂质,另外由于温度降低则能设置液冷结构精确控制籽晶向上结晶时的温度梯度;

4、2、设计了特定了坩埚倾角为32.5°,使孪晶产生概率降低;

5、3、设计了加热丝和导热管一体管,使液体温度均匀;

6、4、设计了液体传热系统与传统发热体传热系统,在同轴和垂直梯度上控精度上能控制在0.5°以内;若晶体结晶放热时,液体导热的结构也能快速带走超温热量,避免晶体因自身放热超温产生的缺陷;

7、5、由于生长温度降低,则能在生长设备中加入由导热油控温系统以精确的控制籽晶腔和放肩平台处的温度,使同轴(如b点所在轴)温差控制在0.2℃以内,使籽晶温度(区域a)和b点所在轴温差恒定。(其他生长晶体的方法中,由于温度过高“720℃以上”只能采取加热器热辐射的方式间接控制热场温度,以至于同轴温差在5℃左右。对于生长大尺寸晶体来说非常困难);

8、6、取消了传统thm法的移动加热器(使加热器移动或坩埚轴移动),采用多温区计算机精准控制温场的方法,模拟了温场的移动,消除了震动引起的晶体生长界面不稳定。



技术特征:

1.根据权利要求1所述的一种生长大尺寸低位错密度gasb单晶的装置法,其生产工艺步骤在于:


技术总结
本发明提供了一种生长大尺寸低位错密度GaSb单晶的装置和方法,包括将石英安瓿装入炉体中,设置工艺条件:2h升温至275℃,保温30min;2h升温至450℃,保温2h,此时以0.1mm/min的速度缓慢移动加热器,设置结晶区温度380°,多晶区温度380℃,熔融区温度450℃,设置结晶段斜率为3℃/mm,以1mm/h的速率缓慢移动热场。

技术研发人员:庞昊,吴冲
受保护的技术使用者:合肥天曜新材料科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/1/16
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