一種減少碲鎘汞液相外延材料表面粘液的生長裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種減少碲鎘汞液相外延材料表面粘液的生長裝置。裝置包括石墨支架、石墨板、石墨滑塊和石墨蓋板,石墨板上有襯底槽和母液收集槽，襯底和墊片疊放在襯底槽內(nèi)。其特征在于：通過控制墊片與襯底的厚度，使其總厚度略小于襯底槽的深度，從而有利于母液刮除并不會劃傷襯底表面；在石墨板上有一個母液收集槽，使得生長結(jié)束后，尚未冷卻的液態(tài)母液可以被有效收集，不會回流到襯底表面。通過以上的改進，可以有效減少外延材料表面的殘留母液。
【專利說明】一種減少碲鎘汞液相外延材料表面粘液的生長裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碲鎘汞薄膜材料的液相外延生長技術(shù)，特別是指一種能減少碲鎘汞液相外延材料表面粘液的生長裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碲鎘汞是制造紅外探測器的重要材料，可以通過調(diào)節(jié)材料的成分比例來改變材料的光學吸收帶系，從而制造出不同響應(yīng)波長的紅外探測器。生長碲鎘汞材料的方法有很多種，比如:體單晶生長方法、分子束外延、有機金屬氣相外延、液相外延等。其中，液相外延是一種很成熟的外延生長技術(shù)，液相外延的原理是飽和溶液在處于過冷狀態(tài)的襯底上定向結(jié)晶而形成薄膜。液相外延可以分為三種工藝:垂直浸潰法、傾舟法和水平推舟法。水平推舟發(fā)的母液用量少、重復性好，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但是，這種方法的一個缺點是，生長完成后，薄膜表面往往會殘留一小塊冷卻的生長溶液(母液)，本專利中稱為表面粘液。在實際使用時，需要將這一塊殘留母液切除，從而減少了外延材料的有效面積[M G Astles7NShaw and G Blackmore, Semicond.Sc1.Tech., Vol.8 (1993) 211] 0 表面粘液形成有多個原因，比如:生長溫度、母液的表面張力、生長石墨舟的結(jié)構(gòu)等，改進石墨舟設(shè)計是減少外延層表面粘液是的一個關(guān)鍵因素。本專利提出了一種新的石墨舟結(jié)構(gòu)，可以更加有效去除表面粘液，生長出高質(zhì)量的碲鎘汞液相外延薄膜。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種減少碲鎘汞液相外延材料表面粘液的生長裝置，一種水平推舟液相外延的生長裝置，該裝置能夠減少碲鎘汞外延層表面的生長溶液(母液)殘
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[0004]本發(fā)明的生長裝置包括石墨支架4、石墨板3、石墨滑塊2和石墨蓋板I。石墨板3固定在石墨支架4上，石墨蓋板I與石墨滑塊2通過石墨螺絲固定，在石墨板3上開有襯底槽5，襯底槽5內(nèi)放置氮化硼墊片6和襯底7，在石墨滑塊2上開有母液槽9，母液槽9內(nèi)放置生長母液8，通過石墨滑塊2與石墨板3的相對滑動，可以實現(xiàn)母液8與襯底7之間的接觸和分離，從而實現(xiàn)碲鎘汞薄膜的外延生長。
[0005]石墨板3的厚度為3~4毫米；石墨板3上開有放置氮化硼墊片6和襯底7的襯底槽5，石墨板3上還開有母液收集槽10，襯底槽5位于母液收集槽10的右側(cè)，兩者之間的距離大于4毫米，母液收集槽10的長和寬比襯底槽5的長和寬均大于2mm。
[0006]本發(fā)明的有益效果在于:通過控制氮化硼墊片6與襯底7的厚度，使其總厚度略小于襯底槽5的深度；在石墨板3上增加了一個母液收集槽10，使得生長結(jié)束后，尚未冷卻的母液8不會回流到襯底7表面。通過以上這兩個方面的改進，可以有效減少外延材料表面的殘留母液。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1是外延生長前的狀態(tài)示意圖。
[0008]圖2是外延生長過程中的狀態(tài)示意圖。
[0009]圖3是外延生長束后的狀態(tài)示意圖。
[0010]圖4是生長裝置改進前與改進后所獲得的材料的對比，圖(a)采用未經(jīng)改進的生長裝置所獲得的材料的照片，圖(b)是采用本發(fā)明的生長裝置所獲得的材料的照片。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明:
[0012]本發(fā)明的生長裝置包括石墨支架4、石墨板3、石墨滑塊2和石墨蓋板I。石墨板3固定在石墨支架4上，石墨蓋板I與石墨滑塊2通過石墨螺絲固定。在石墨滑塊2上開有母液槽9，母液槽9內(nèi)放置生長母液8，通過石墨滑塊2與石墨板3的相對滑動，實現(xiàn)母液8與襯底7之間的接觸和分離，從而實現(xiàn)薄膜材料的生長。在石墨板上3開有襯底槽5，襯底槽5內(nèi)放置氮化硼墊片6和襯底7，通過采用合適厚度的氮化硼墊片6并控制襯底7的厚度，可以使兩者的總厚度略小于石墨板的厚度，厚度之差為20微米。這樣，當石墨滑塊2滑動時，它與襯底7的間隙為20微米，從而可以有效刮除母液8，并且不會劃傷襯底7。在石墨板3上還開有母液收集槽10，其尺寸略大于襯底槽5。當生長結(jié)束后，由于石墨滑塊2的滑動，母液8與襯底7分離，由于母液收集槽10的作用，處于液態(tài)的母液8會進入母液收集槽10，不會回流到襯底7表面固化后形成沾液。
[0013]在碲鎘汞液相外延生長前，將預(yù)先合成好的碲鎘汞飽和溶液放入母液槽9，將拋光處理好的襯底7和氮化硼墊片6放入襯底槽5，然后將生長裝置送入生長腔體，加熱至預(yù)設(shè)的生長溫度，如圖1所示。待溫度穩(wěn)定后，使石墨滑塊2向左水平移動，使母液8與襯底7接觸，開始外延生長，如圖2所示。生長過程中，使溫度緩慢下降，降溫速率為0.1~0.2攝氏度/分鐘，母液8會由于飽和析出從而在襯底上形成碲鎘汞單晶薄膜，當達到預(yù)設(shè)的薄膜生長厚度后，再次將石墨滑塊2向左水平移動，使得母液8與襯底7分離，母液8流入母液收集槽10，如圖3所示，然后系統(tǒng)快速降至室溫，完成一次外延生長過程。
[0014]圖4是生長裝置改進前與改進后所獲得的材料的對比。采用未經(jīng)改進的生長裝置所獲得的材料如圖4a所示，可以看到，材料表面有非常嚴重的表面沾液，圖4b是采用本發(fā)明的生長裝置所獲得的材料的照片，可以看到沾液問題已經(jīng)明顯改善，只是在左下角邊緣處有少量的沾液。
[0015]采用本項發(fā)明的生長裝置以及水平推舟液相外延工藝，已經(jīng)生長出面積為30x40平方毫米的碲鎘汞外延薄膜材料，材料的厚度為10~12微米，材料表面的沾液少，沒有劃傷，表面光亮，已經(jīng)應(yīng)用于中波和長波紅外焦平面探測器的制備。
【權(quán)利要求】
1.一種減少碲鎘汞液相外延材料表面沾液的生長裝置，其結(jié)構(gòu)為:石墨板(3)固定在石墨支架(4)上，石墨蓋板(I)與石墨滑塊(2)用石墨螺絲固定，石墨滑塊(2)相對于石墨板(3)可左右移動，石墨滑塊(2)上開有容納母液(8)的母液槽(9)，其特征在于:所述的石墨板(3 )的厚度為3~4毫米，上面開有放置氮化硼墊片(6 )和襯底(7 )的襯底槽(5 )，石墨板(3)上還開有母液收集槽(10)，襯底槽(5)位于母液收集槽(10)的右側(cè)，兩者之間的距離大于4毫米，母液收集槽(10)的長和寬比襯`底槽(5)的長和寬均大2mm。
【文檔編號】C30B29/48GK103882527SQ201410020985
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】魏彥鋒, 楊建榮, 張娟, 孫權(quán)志 申請人:中國科學院上海技術(shù)物理研究所