一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝及硒化鎘晶體的生長方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝及硒化鎘晶體的生長方法。該坩堝包括內(nèi)層坩堝、套裝在所述內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝和用于封堵所述外層坩堝的坩堝蓋，所述外層坩堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙；所述內(nèi)層坩堝包括錐形尖端部分和用于硒化鎘晶體生長的第一柱體部分，所述第一柱體部分設(shè)置在所述錐形尖端部分之上；所述外層坩堝的內(nèi)部輪廓與所述內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，所述外層坩堝的外部輪廓呈柱形；所述內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，所述外層坩堝的材質(zhì)選自鉬、鎢、銥、鉑及它們的合金中的至少一種。本發(fā)明的坩堝能夠緩沖內(nèi)層坩堝所受的壓力，避免內(nèi)層坩堝發(fā)生開裂及熔體泄漏現(xiàn)象；能夠保證內(nèi)、外層坩堝不會因熱膨脹而開裂。
【專利說明】-種用于生長硒化鎘晶體的坩堝及硒化鎘晶體的生長方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紅外和非線性光學(xué)晶體制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于生長硒化鎘晶體 的坩堝及硒化鎘晶體的生長方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 硒化鎘（CdSe)晶體是一種性能優(yōu)異的中、遠(yuǎn)紅外波段非線性光學(xué)材料，其透光范 圍為0. 75-25 μ m，非線性系數(shù)為d31 = 18pm/V，熱導(dǎo)率0. 04W/cm · k，激光損傷閾值60MW/ cm2,可作為光參量振蕩、光參量放大、混頻和二次諧波等激光器的非線性光學(xué)介質(zhì)材料，能 夠?qū)崿F(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、激光器全固態(tài)化以及多波長可調(diào)諧輸出。尤其是CdSe晶體具有吸收系數(shù) (a 2 j15lJm < 〇. OlcnT1)低，相位匹配波段寬廣等優(yōu)點(diǎn)，且能夠在長波波段無聲子振蕩吸收， 是實(shí)現(xiàn)長波8-14 μ m紅外激光輸出的非線性光學(xué)材料之一?；贑dSe晶體的上述優(yōu)點(diǎn)，有 必要提供如何獲得CdSe晶體已成為研究的熱點(diǎn)。
[0003] 目前制備硒化鎘晶體的方法通常有溫度梯度熔體區(qū)熔法、高壓垂直布里奇曼方法 和高壓垂直區(qū)域熔融法。舉例來說，通過采用溫度梯度熔體區(qū)熔法，降低CdSe晶體的生長 溫度，生長得到的CdSe晶體的尺寸達(dá)Φ 19 X 70mm，但是該方法制備過程中，需加入20-50 % 的助溶劑Se，易造成制備的CdSe晶體偏離化學(xué)計量比，且所生成的CdSe晶體的尺寸有限， 不利于提高CdSe晶體的激光輸出效率。
[0004] 為了制備得到大尺寸的CdSe晶體，通常采用高壓垂直布里奇曼（High Pressure Vertical Bridgman，HPVB)法和高壓垂直區(qū)域溶融（High Pressure Vertical Zone Melt，HPVZM)法生長CdSe晶體，所生成的CdSe晶體尺寸分別能達(dá)Φ60mmX 90mm和 120_X 120_X 12_。高壓垂直布里奇曼法和高壓垂直區(qū)域熔融法均在石墨坩堝內(nèi)放置硒 粉和鎘粉作為多晶料（自發(fā)形核），或者在石墨坩堝尖端部分放置CdSe籽晶晶體，在石墨坩 堝的柱體部分放置多晶料（利用籽晶生長晶體），并將該石墨坩堝放入晶體生長爐中，在高 溫高壓下使多晶料熔化成CdSe熔體并逐步形成CdSe晶體。
[0005] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)使用的石墨坩堝易在高壓下發(fā)生開裂，造成CdSe熔體泄漏，甚至使多晶 料揮發(fā)至晶體生長爐的爐膛內(nèi)，造成爐膛污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種在高壓下不易發(fā)生開裂的用 于生長硒化鎘晶體的坩堝及硒化鎘晶體的生長方法。具體技術(shù)方案如下：
[0008] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，包括：內(nèi)層坩 堝、套裝在所述內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝和用于封堵所述外層坩堝的坩堝蓋，所述外層坩 堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙；
[0009] 所述內(nèi)層坩堝包括錐形尖端部分和用于硒化鎘晶體生長的第一柱體部分，所述第 一柱體部分設(shè)置在所述錐形尖端部分之上；
[0010] 所述外層坩堝的內(nèi)部輪廓與所述內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，所述外層坩堝的外 部輪廓呈柱形；
[0011] 所述內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，所述外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、 銥、鉬及它們的合金中的至少一種。
[0012] 具體地，作為優(yōu)選，所述錐形尖端部分的錐角為5-160°。
[0013] 進(jìn)一步地，作為優(yōu)選，所述第一柱體部分的內(nèi)徑為10_300mm，長度為50_600mm。
[0014] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，包括：內(nèi)層坩 堝、套裝在所述內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝和用于封堵所述外層坩堝的坩堝蓋，所述外層坩 堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙；
[0015] 所述內(nèi)層坩堝包括依次連接的用于容納硒化鎘籽晶的柱形端部、過渡部分和用于 硒化鎘晶體生長的第二柱體部分；
[0016] 所述柱形端部的內(nèi)徑和長度均小于所述第二柱體部分的內(nèi)徑和長度；
[0017] 所述外層坩堝的內(nèi)部輪廓與所述內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，所述外層坩堝的外 部輪廓呈柱形；
[0018] 所述內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，所述外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、 銥、鉬及它們的合金中的至少一種。
[0019] 作為優(yōu)選，所述柱形端部的內(nèi)徑為3-20mm，長度為10-80mm，所述第二柱體部分的 內(nèi)徑為10 _300mm，長度為50-600mm。
[0020] 作為優(yōu)選，所述間隙的寬度為〇· 5-2mm。
[0021] 第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述第一方面提供的任意一種坩堝生 長硒化鎘晶體的方法，包括：
[0022] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入上述的 坩堝的內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵所述外層坩堝；
[0023] 步驟b、對所述坩堝抽真空后密封，然后將密封的所述坩堝垂直放入晶體生長爐 內(nèi)，控制所述坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于所述晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，所述坩 堝的內(nèi)層坩堝的第一柱體部分位于所述晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到 硒化鎘晶體。
[0024] 具體地，作為優(yōu)選，所述步驟b包括：
[0025] 步驟bl、對所述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的所述坩堝放 入晶體生長爐內(nèi)，對所述晶體生長爐抽真空排氣后，通入惰性氣體；
[0026] 步驟b2、以50-200°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，所述預(yù) 設(shè)溫度具體為：
[0027] 所述晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，所述高溫區(qū)的溫度為1260-1360°C，
[0028] 所述晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，所述低溫區(qū)的溫區(qū)為1160-1250°C，
[0029] 所述晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，所述過渡溫區(qū)的溫度從所述高溫區(qū)到所 述低溫區(qū)的方向上，按照5_20°C /cm的溫度梯度遞減；
[0030] 步驟b3、控制位于所述坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于 1260°C，恒溫 12-24h ;
[0031] 步驟b4、以0. 1-20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐降溫至1240-1260°C，保溫 l-2h ；
[0032] 步驟b5、以10_20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐繼續(xù)降溫至800?1000°C， 保溫l-2h ;
[0033] 步驟b6、以20_40°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐再次降溫至500?600°C，保 溫 l-2h ;
[0034] 步驟b7、關(guān)閉所述晶體生長爐，待所述晶體生長爐自然冷卻后，得到硒化鎘晶體。
[0035] 作為優(yōu)選，所述步驟a中，所述高純硒的純度大于等于99. 9999%，所述高純鎘的 純度大于等于99. 99999 %。
[0036] 第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述第二方面提供的任意一種坩堝生 長硒化鎘晶體的方法，包括：
[0037] 步驟α、將硒化鎘籽晶晶體放入上述的坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部，同時按照摩 爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入上述坩堝的內(nèi)層坩堝的第二柱 體部分，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵所述外層坩堝；
[0038] 步驟β、對所述坩堝抽真空后密封，然后將密封的所述坩堝垂直放入晶體生長爐 內(nèi)，控制所述坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部位于所述晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，所述坩堝的 內(nèi)層坩堝的第二柱體部分位于所述晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到硒化 鋪晶體。
[0039] 具體地，所述步驟β包括：
[0040] 步驟β 1、對所述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的所述坩堝放 入晶體生長爐內(nèi)，對所述晶體生長爐抽真空排氣后，通入惰性氣體；
[0041] 步驟β 2、以50_200°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，所述預(yù) 設(shè)溫度具體為：
[0042] 所述晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，所述高溫區(qū)的溫度為1260-1360°C，
[0043] 所述晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，所述低溫區(qū)的溫區(qū)為1160-1250°C，
[0044] 所述晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，所述過渡溫區(qū)的溫度從所述高溫區(qū)到所 述低溫區(qū)的方向上，按照5-20°C /cm的溫度梯度遞減；
[0045] 步驟β3、控制位于所述坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部之上部分的溫度高于 1260°C，恒溫 12-24h ;
[0046] 步驟β 4、以0. 1-20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐降溫至1240-1260°C，保溫 l-2h ；
[0047] 步驟β 5、以10_20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐繼續(xù)降溫至800?1000°C， 保溫l-2h ;
[0048] 步驟β 6、以20_40°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐再次降溫至500?600°C， 保溫l-2h ;
[0049] 步驟β 7、關(guān)閉所述晶體生長爐，待所述晶體生長爐自然冷卻后，得到硒化鎘晶體。
[0050] 作為優(yōu)選，所述步驟α中，所述高純硒的純度大于等于99. 9999%，所述高純鎘的 純度大于等于99. 99999 %。
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
[0052] 本發(fā)明實(shí)施例提供的用于生長硒化鎘晶體的坩堝，包括：石墨或熱解氮化硼內(nèi)層 坩堝、套裝在內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝和用于封堵外層坩堝的坩堝蓋。其中，外層坩堝和內(nèi) 層坩堝之間設(shè)有間隙，外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、銥、鉬及它們的合金中的至少一種。本發(fā) 明實(shí)施例通過在高溫高壓下使用上述材質(zhì)的外層坩堝對內(nèi)層坩堝進(jìn)行保護(hù)，該外層坩堝抗 壓能力和導(dǎo)熱性均較優(yōu)，在不影響熱對流的前提下，有效緩沖了內(nèi)層坩堝所受的壓力，避免 了內(nèi)層坩堝發(fā)生開裂及熔體泄漏現(xiàn)象。進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例通過在內(nèi)層坩堝和外層坩 堝之間設(shè)置間隙，能夠在生長硒化鎘晶體的過程中使不同材料的內(nèi)、外層坩堝因膨脹系數(shù) 不同而提供一定的膨脹緩沖空間，進(jìn)一步保證了內(nèi)、外層坩堝不致于因熱膨脹而開裂。且上 述金屬或合金材質(zhì)的外層坩堝通過外加壓力（將由爐膛內(nèi)通入的惰性氣體提供）有效平衡 了內(nèi)層坩堝內(nèi)硒化鎘多晶料的飽和蒸汽壓，避免了因硒化鎘多晶料的飽和蒸汽壓過大而使 硒化鎘多晶料揮發(fā)到晶體生長爐的爐膛內(nèi)。可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的坩堝對于提高硒化 鎘晶體的生長效率及降低其生長成本具有重要的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0053] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0054] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的第一類坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例4提供的第二類坩堝的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例7提供的硒化鎘晶體的照片；
[0057] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例13提供的硒化鎘晶體的0002晶面的X-射線單晶搖擺曲線 譜圖。
[0058] 附圖標(biāo)記分別表示：
[0059] 1 第一類坩堝，
[0060] 11第一內(nèi)層坩堝，
[0061] 111維形尖纟而部分，
[0062] 112第一柱體部分，
[0063] 12第一外層?甘禍，
[0064] I3第一坩堝蓋，
[0065] 2 第二類坩堝，
[0066] 21第二內(nèi)層坩堝，
[0067] 211柱形端部，
[0068] 212過渡部分，
[0069] 213第二柱體部分，
[0070] 22第二外層坩堝，
[0071] 23第二坩堝蓋。

【具體實(shí)施方式】
[0072] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0073] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，簡稱第一類坩 堝，該第一類坩堝包括：內(nèi)層坩堝、套裝在該內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝和用于封堵該外層坩 堝的坩堝蓋，外層坩堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙；
[0074] 該內(nèi)層坩堝包括錐形尖端部分和用于硒化鎘晶體生長的第一柱體部分，第一柱體 部分設(shè)置在錐形尖端部分之上；
[0075] 外層坩堝的內(nèi)部輪廓與內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，外層坩堝的外部輪廓呈柱 形；
[0076] 內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、鉬、銥及它 們的合金中的至少一種。
[0077] 本發(fā)明實(shí)施例通過在高溫高壓下使用上述鑰、鎢、鉬、銥及它們的合金材質(zhì)的外層 坩堝對內(nèi)層坩堝進(jìn)行保護(hù)，該外層坩堝抗壓能力和導(dǎo)熱性均較優(yōu)，在不影響熱對流的前提 下，有效緩沖了內(nèi)層坩堝所受的壓力，避免了內(nèi)層坩堝發(fā)生開裂及熔體泄漏現(xiàn)象。進(jìn)一步 地，本發(fā)明實(shí)施例通過在內(nèi)層坩堝和外層坩堝之間設(shè)置間隙，能夠在生長硒化鎘晶體的過 程中使不同材料的內(nèi)外層坩堝因膨脹系數(shù)不同而提供一定的膨脹緩沖空間，進(jìn)一步保證了 內(nèi)、外層坩堝不致于因熱膨脹而開裂。且外層金屬或合金材質(zhì)的坩堝通過外加壓力（將由 爐膛內(nèi)通入的惰性氣體提供）有效平衡了內(nèi)層坩堝內(nèi)硒化鎘多晶料的飽和蒸汽壓，避免了 因硒化鎘多晶料的飽和蒸汽壓過大而使硒化鎘多晶料揮發(fā)到晶體生長爐的爐膛內(nèi)。可見， 本發(fā)明實(shí)施例提供的坩堝對于提高硒化鎘晶體的生長效率及降低其生長成本具有重要的 意義。
[0078] 可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的第一類坩堝用于硒化鎘晶體，即硒化鎘單晶 的自發(fā)形核生長。
[0079] 對于第一類坩堝的內(nèi)層坩堝來說，該內(nèi)層坩堝為本領(lǐng)域生長硒化鎘晶體的現(xiàn)有技 術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例在此對內(nèi)層坩堝的結(jié)構(gòu)，尤其是錐形尖端部分和設(shè)于該錐形尖端部分之 上的第一柱體部分的實(shí)際結(jié)構(gòu)不作具體限定。
[0080] 本發(fā)明實(shí)施例通過將內(nèi)層坩堝的端部設(shè)置成錐形尖端狀，能夠使硒化鎘熔體最先 在該錐形尖端部分結(jié)晶成核，有利于控制熔體自發(fā)成核的結(jié)晶取向，使晶核中晶格的排列 更加有序，提高所生成的硒化鎘晶體晶向的均一性。具體地，錐形尖端部分的錐角優(yōu)選為 5-160°，舉例來說，該錐角可以為 5-40°、30-60°、50-90°、80-110°、100-160°、35°、 65。、77。、100。、150。等等。
[0081] 進(jìn)一步地，為了便于生成大尺寸的硒化鎘晶體，可以將本發(fā)明實(shí)施例提供的坩堝 的內(nèi)層相禍的第一柱體部分的內(nèi)徑設(shè)定為10-300_，長度設(shè)定為50-600_。此處，該第一 柱體部分的結(jié)構(gòu)為空心圓柱體。因此，上述"長度"指的是該空心圓柱體的等徑長度。
[0082] 為了得到晶型良好，位錯密度低的大內(nèi)徑硒化鎘晶體，可以根據(jù)本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)， 對內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分的錐角和厚度，以及第一柱體部分的長度、內(nèi)徑和厚度進(jìn)行適 當(dāng)?shù)卣{(diào)整。
[0083] 對于第一類坩堝的外層坩堝來說，為了使上述結(jié)構(gòu)的內(nèi)層坩堝與外層坩堝較好地 配合，以便緩沖內(nèi)、外因膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的膨脹壓力，還可以方便裝料和取料，本發(fā)明 實(shí)施例使外層坩堝的內(nèi)部輪廓與內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配。其中，為了便于安放，本發(fā)明 實(shí)施例將外層坩堝的外部輪廓限定為柱形，例如，多邊棱柱形或者圓柱形。
[0084] 此外，通過選用鑰、鎢、鉬、銥及它們的合金中的至少一種作為該外層坩堝的材質(zhì)， 不僅使該外層坩堝具有高抗壓強(qiáng)度，且使該外層坩堝具有良好的導(dǎo)熱性，利于晶體生長爐 與內(nèi)層坩堝之間的熱對流。進(jìn)一步地，為了降低外層坩堝的成本，優(yōu)選鑰作為外層坩堝的材 質(zhì)。
[0085] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例將外層坩堝的厚度設(shè)定為3-10mm，以便提高外層坩堝 的強(qiáng)度和韌性。其中，外層坩堝的厚度指的是該外層坩堝包圍內(nèi)層坩堝的第一柱體的部分 的壁厚，而不是其底部的厚度。
[0086] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，簡稱第二類 坩堝，該第二類坩堝包括：內(nèi)層坩堝、套裝在該內(nèi)層坩堝外部的外層坩堝、和用于封堵該外 層坩堝的坩堝蓋，外層坩堝和內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙；
[0087] 該內(nèi)層坩堝包括依次連接的用于容納硒化鎘籽晶的柱形端部、過渡部分和用于硒 化鎘晶體生長的第二柱體部分；
[0088] 該柱形端部的內(nèi)徑和長度均小于該第二柱體部分的內(nèi)徑和長度；
[0089] 外層坩堝的內(nèi)部輪廓與內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，外層坩堝的外部輪廓呈柱 形；
[0090] 內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、鉬及它們的 合金中的至少一種。
[0091] 可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的第二類坩堝適用于利用籽晶晶體生長硒化鎘 晶體。
[0092] 進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了這樣一種第二類坩堝，它的柱形端部的內(nèi)徑為 3_20mm，長度為10_80mm，第二柱體部分的內(nèi)徑為10-300mm，長度為50-600mm。
[0093] 其中，第二類坩堝與第一類坩堝均為相同的雙層坩堝結(jié)構(gòu)，這兩類坩堝的外層坩 堝的材質(zhì)、外部輪廓以及其所起到的作用均相同，所以，在此不再對第二類坩堝中的外層坩 堝作進(jìn)一步地描述。
[0094] 第二類坩堝與第一類坩堝主要區(qū)別在于內(nèi)層坩堝的結(jié)構(gòu)不同，第二類坩堝中，內(nèi) 層坩堝包括依次連接的用于容納硒化鎘籽晶的柱形端部、過渡部分和用于硒化鎘晶體生長 的第二柱體部分，該柱形端部的內(nèi)徑和長度均小于該第二柱體部分的內(nèi)徑和長度，從而便 于利用籽晶引發(fā)硒化鎘晶體的生長?？梢岳斫獾氖牵诙愛釄逯械膬?nèi)層坩堝也同樣為現(xiàn) 有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例在此不對其作具體限定。
[0095] 對于上述的第一類坩堝及第二類坩堝中的任意一種來說，在確定不影響晶體生長 爐向內(nèi)層坩堝的對流傳熱的前提下，為了有效緩沖內(nèi)、外層坩堝之間因膨脹系數(shù)不同而產(chǎn) 生的膨脹壓力，并可以方便地裝料和取料，本發(fā)明實(shí)施例將外層坩堝和內(nèi)層坩堝之間的間 隙的寬度為〇· 5_2mm。舉例來說，該間隙的寬度可以為0· 5-1. 0mm、0. 9-1. 5mm、l. 4_2mm、 0· 7mm、L 3mm、L 7mm、L 9mm 等。
[0096] 第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用上述第一方面提供的任意一種坩堝生 長硒化鎘晶體的方法，包括：
[0097] 步驟101、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入上述 的坩堝的內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵外層坩堝。
[0098] 步驟101中，通過將高純硒與高純鎘的摩爾比限定為1-1. 05:1，可以對高純硒由 于其高飽和蒸汽壓或許會產(chǎn)生的部分揮發(fā)進(jìn)行補(bǔ)償，從而保證所生成的硒化鎘晶體不偏離 其化學(xué)計量比。
[0099] 此外，步驟101中，可以通過電子槍將外層坩堝與坩堝蓋進(jìn)行熔接封裝。
[0100] 步驟102、對上述坩堝抽真空后密封，然后將密封的坩堝垂直放入晶體生長爐內(nèi)， 控制該坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，該坩堝的內(nèi)層坩 堝的第一柱體部分位于晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到硒化鎘晶體。
[0101] 步驟102中，通過將攜帶有硒化鎘多晶料的封閉的坩堝置入晶體生長爐中利用垂 直布里奇曼法制備硒化鎘晶體，可以理解的是，利用垂直布里奇曼法制備硒化鎘晶體為本 領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例在此不對其作具體限定。而且，在此制備過程中，所使用的晶 體生長爐也同樣為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例在此不對其作具體限定。
[0102] 本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過將高純硒和高純鎘放入內(nèi)層坩堝內(nèi)，利用外層坩 堝對其進(jìn)行保護(hù)，并使用垂直布里奇曼法，通過自發(fā)形核來生長硒化鎘晶體，避免了高溫高 壓下內(nèi)層坩堝容易開裂的問題。其中，本發(fā)明實(shí)施例中所有的高純硒和高純鎘的純度分別 大于等于99. 9999%和99. 99999%。其中，高純硒和高純鎘可以選自塊體也可以選自粉體。
[0103] 進(jìn)一步地，為了制備得到大尺寸的，晶型良好的硒化鎘晶體，步驟102具體包括：
[0104] 步驟1021、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝放入 晶體生長爐內(nèi)，對晶體生長爐抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0105] 其中，步驟1021中，所用的惰性氣體可以為氬氣、氦氣、氮?dú)獾?。通過對晶體生長 爐進(jìn)行抽真空排氣，并向其中通入惰性氣體以有效平衡內(nèi)層坩堝內(nèi)硒化鎘多晶料的飽和蒸 汽壓，避免因硒化鎘多晶料的飽和蒸汽壓過大而使硒化鎘多晶料揮發(fā)到晶體生長爐的爐膛 內(nèi)。
[0106] 步驟1022、以50-200°C/cm的升溫速率將晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù) 設(shè)溫度具體為 ：
[0107] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1260_1360°C，
[0108] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1160_1250°C，
[0109] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照5-20°C /cm的溫度梯度遞減。
[0110] 步驟1023、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于 1260°C，恒溫 12-24h。
[0111] 其中，步驟1023中，通過采用熱偶和儀表監(jiān)測內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分 的溫度。
[0112] 步驟1024、以0. 1-20°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1240-1260°C，保溫 l-2h。
[0113] 步驟1025、以10-20°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至800-1000°C，保溫 l-2h ；
[0114] 步驟1026、以20-40°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至500-600°C，保溫 l-2h ；
[0115] 步驟1027、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，得到硒化鎘晶體。
[0116] 其中，步驟1027具體包括：待晶體生長爐自然冷卻至室溫，例如20°C -25°C之間 時，對晶體生長爐進(jìn)行惰性氣體的排空，然后打開晶體生長爐的爐門，取出生成硒化鎘晶體 的坩堝，使用電子槍將該坩堝的外層坩堝開啟后，即可去除硒化鎘晶體。
[0117] 同樣地，與第三方面提供的方法類似，第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種利用 上述第二方面提供的任意一種坩堝生長硒化鎘晶體的方法，該方法包括：
[0118] 步驟201、將硒化鎘籽晶晶體放入上述的坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部，同時按照摩 爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入上述坩堝的內(nèi)層坩堝的第二柱 體部分，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵外層坩堝。
[0119] 步驟202、對上述坩堝抽真空后密封，然后將密封的坩堝垂直放入晶體生長爐內(nèi)， 控制坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，坩堝的內(nèi)層坩堝的第二 柱體部分位于晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到硒化鎘晶體。
[0120] 本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過將高純硒和高純鎘放入內(nèi)層坩堝內(nèi)，通過利用硒 化鎘籽晶來引發(fā)硒化鎘晶體的生長。通過采用外層坩堝對其進(jìn)行保護(hù)，并使用垂直布里奇 曼法，避免了高溫高壓下內(nèi)層坩堝容易開裂的問題。
[0121] 同樣地，為了制備得到大尺寸的，晶型良好的硒化鎘晶體，步驟202具體包括：
[0122] 步驟2021、對坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝放入晶體 生長爐內(nèi)，對該晶體生長爐抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0123] 步驟2022、以50-200°C /cm的升溫速率將晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，該預(yù)設(shè)溫 度具體為：
[0124] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1260_1360°C，
[0125] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1160_1250°C，
[0126] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照5-20°C /cm的溫度梯度遞減。
[0127] 步驟2023、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部之上部分的溫度高于1260°C，恒 溫 12-24h。
[0128] 步驟2024、以0. 1-20°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1240-1260°C，保溫 l-2h。
[0129] 步驟2025、以10_20°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至800?1000°C，保 溫 l-2h。
[0130] 步驟2026、以20-40°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至500?600°C，保溫 l-2h。
[0131] 步驟2027、關(guān)閉晶體生長爐，待所述晶體生長爐自然冷卻后，得到硒化鎘晶體。
[0132] 本發(fā)明實(shí)施例第四方面提供的方法與第三方面提供的方法的具體操作均相同，對 第四方面提供的方法的解釋可以參照上述對第三方面提供的方法進(jìn)行的解釋，在此將不再 贅述。
[0133] 以下將通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步地描述說明本發(fā)明：
[0134] 以下實(shí)施例7-12中，高純硒的純度為99. 9999% ;高純鎘的純度為99. 99999%。
[0135] 實(shí)施例1
[0136] 本實(shí)施例提供了一種生長硒化鎘晶體的第一類坩堝1，附圖1為該坩堝的結(jié)構(gòu)示 意圖。如附圖1所示，該第一類坩堝1包括：熱解氮化硼材質(zhì)的第一內(nèi)層坩堝11、套裝在該 第一內(nèi)層i甘禍11外部的鑰材質(zhì)的第一外層i甘禍12和用于封堵該第一外層?甘禍12的第一 坩堝蓋13,第一外層坩堝12和第一內(nèi)層坩堝11之間設(shè)有寬度為1. 2mm的間隙；
[0137] 該第一內(nèi)層坩堝11包括錐角為60°的錐形尖端部分111和用于硒化鎘晶體生長 的第一柱體部分112,第一柱體部分112為空心圓柱體，其內(nèi)徑為100mm，等徑長度為400mm， 設(shè)置在錐形尖端部分111之上；
[0138] 第一外層坩堝12的壁厚為6mm，其內(nèi)部輪廓與第一內(nèi)層坩堝11的外部輪廓相匹 配，其外部輪廓呈圓柱形。
[0139] 實(shí)施例2
[0140] 本實(shí)施例也提供了一種生長硒化鎘晶體的第一類坩堝1，該實(shí)施例提供的第一類 坩堝1與實(shí)施例1提供的第一類坩堝1除了有如下幾個區(qū)別特征外，其余的構(gòu)造均相同，所 以本實(shí)施例提供的坩堝的結(jié)構(gòu)也可以參照附圖1。
[0141] 其中，這幾個區(qū)別特征為：第一內(nèi)層坩堝11的材質(zhì)為石墨；第一內(nèi)層坩堝11的錐 形尖端部分111的錐角為5° ;第一內(nèi)層坩堝11的第一柱體部分112的內(nèi)徑為10mm，等徑 長度為50mm ;第一外層?甘禍12的材質(zhì)為鑰和鶴的合金；第一外層?甘禍12的壁厚為3mm ;以 及第一外層坩堝12與第一內(nèi)層坩堝11之間的間隙為2mm。
[0142] 實(shí)施例3
[0143] 本實(shí)施例也提供了一種生長硒化鎘晶體的第一類坩堝1，該實(shí)施例提供的第一類 坩堝1與實(shí)施例1提供的第一類坩堝1除了有如下幾個區(qū)別特征外，其余的構(gòu)造均相同，所 以本實(shí)施例提供的坩堝的結(jié)構(gòu)也可以參照附圖1。
[0144] 其中，這幾個區(qū)別特征為：第一內(nèi)層坩堝11的錐形尖端部分111的錐角為160° ; 第一內(nèi)層坩堝11的第一柱體部分112的內(nèi)徑為300mm，等徑長度為600mm ;第一外層坩堝12 的材質(zhì)為銥；第一外層坩堝12的壁厚為10mm ;以及第一外層坩堝12與第一內(nèi)層坩堝11之 間的間隙為0. 5mm。
[0145] 實(shí)施例4
[0146] 本實(shí)施例提供了一種生長硒化鎘晶體的第二類坩堝2,附圖2為該坩堝的結(jié)構(gòu)示 意圖。如附圖2所示，該第二類坩堝2包括：熱解氮化硼材質(zhì)的第二內(nèi)層坩堝21、套裝在該 第二內(nèi)層坩堝21外部的鑰材質(zhì)的第二外層坩堝22和用于封堵該第二外層坩堝22的第二 坩堝蓋23,第二外層坩堝22和第二內(nèi)層坩堝21之間設(shè)有寬度為1. 2mm的間隙；
[0147] 該第二內(nèi)層坩堝21包括依次連接的用于容納硒化鎘籽晶的柱形端部211、過渡部 分212和用于硒化鎘晶體生長的第二柱體部分213 ;
[0148] 柱形端部211為空心圓柱體，其內(nèi)徑為10mm，等徑長度為50mm ;
[0149] 第二柱體部分213也為空心圓柱體，其內(nèi)徑為100mm，等徑長度為400mm ;
[0150] 第二外層坩堝22的壁厚為6mm，其內(nèi)部輪廓與第二內(nèi)層坩堝21的外部輪廓相匹 配，其外部輪廓呈圓柱形。
[0151] 實(shí)施例5
[0152] 本實(shí)施例也提供了一種生長硒化鎘晶體的第二類坩堝2,該實(shí)施例提供的第一類 坩堝1與實(shí)施例4提供的第二類坩堝2除了有如下幾個區(qū)別特征外，其余的構(gòu)造均相同，所 以本實(shí)施例提供的坩堝的結(jié)構(gòu)也可以參照附圖2。
[0153] 其中，這幾個區(qū)別特征為：第二內(nèi)層坩堝21的柱形端部211的內(nèi)徑為3mm，等徑長 度為10mm ;第二內(nèi)層坩堝21的第二柱體部分213的內(nèi)徑為10mm，等徑長度為50mm ;第二外 層坩堝22的材質(zhì)為銥；第二外層坩堝22的壁厚為10mm ;以及第二內(nèi)層坩堝21與第二外層 坩堝22之間的間隙為0. 5mm。
[0154] 實(shí)施例6
[0155] 本實(shí)施例也提供了一種生長硒化鎘晶體的第二類坩堝2,該實(shí)施例提供的第一類 坩堝1與實(shí)施例4提供的第二類坩堝2除了有如下幾個區(qū)別特征外，其余的構(gòu)造均相同，所 以本實(shí)施例提供的坩堝的結(jié)構(gòu)也可以參照附圖2。
[0156] 其中，這幾個區(qū)別特征為：第二內(nèi)層坩堝21的柱形端部211的內(nèi)徑為20mm，等徑 長度為80mm ;第二內(nèi)層坩堝21的第二柱體部分213的內(nèi)徑300mm，等徑長度為600mm ;第二 外層坩堝22的材質(zhì)為銥和鑰的合金；第二外層坩堝22的壁厚為3mm ;以及第二內(nèi)層坩堝21 與第二外層坩堝22之間的間隙為2mm。
[0157] 實(shí)施例7
[0158] 本實(shí)施例利用實(shí)施例1提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0159] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1.03:1，將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例1 提供的坩堝的第一內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第一坩堝蓋熔接在第一外層坩堝的端口處以封堵第 一外層相禍。
[0160] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第一內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第一內(nèi) 層坩堝的第一柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0161] 步驟c、以l〇〇°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0162] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1300°C，
[0163] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1200°C，
[0164] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照10°c /cm的溫度梯度遞減。
[0165] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫15h。
[0166] 步驟e、以10°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1250°C，保溫1. 5h。
[0167] 步驟f、以15°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至900°C，保溫1. 5h ;
[0168] 步驟g、以30°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至550°C，保溫1. 5h ;
[0169] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0170] 附圖3為本實(shí)施例所制備的硒化鎘晶體的照片，如附圖3所示，本實(shí)施例制備的硒 化鎘晶體呈規(guī)則的柱狀體形狀。
[0171] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0172] 實(shí)施例8
[0173] 本實(shí)施例利用實(shí)施例2提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0174] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1:1. 05,將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例2 提供的坩堝的第一內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第一坩堝蓋熔接在第一外層坩堝的端口處以封堵第 一外層相禍。
[0175] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第一內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第一內(nèi) 層坩堝的第一柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0176] 步驟c、以50°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0177] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1260°C，
[0178] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1160°C，
[0179] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照5 °C /cm的溫度梯度遞減。
[0180] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫12h。
[0181] 步驟e、以0. 1 °C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1240°C，保溫lh。
[0182] 步驟f、以10°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至800°C，保溫lh ;
[0183] 步驟g、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至500°C，保溫lh ;
[0184] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0185] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0186] 實(shí)施例9
[0187] 本實(shí)施例利用實(shí)施例3提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0188] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1: 1，將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例3提供 的坩堝的第一內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第一坩堝蓋熔接在第一外層坩堝的端口處以封堵第一外 層坩堝。
[0189] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第一內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第一內(nèi) 層坩堝的第一柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0190] 步驟c、以200°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0191] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1360°C，
[0192] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1250°C，
[0193] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照20°C /cm的溫度梯度遞減。
[0194] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫24h。
[0195] 步驟e、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1260°C，保溫2h。
[0196] 步驟f、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至100°C，保溫2h ;
[0197] 步驟g、以40°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至600°C，保溫2h ;
[0198] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0199] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0200] 實(shí)施例10
[0201] 本實(shí)施例利用實(shí)施例4提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0202] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1.03:1，將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例1 提供的坩堝的第二內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第二坩堝蓋熔接在第二外層坩堝的端口處以封堵第 二外層坩堝。
[0203] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第二內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第二內(nèi) 層坩堝的第二柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0204] 步驟c、以100°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0205] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1300°C，
[0206] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1200°C，
[0207] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照10°c /cm的溫度梯度遞減。
[0208] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫15h。
[0209] 步驟e、以10°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1250°C，保溫1. 5h。
[0210] 步驟f、以15°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至900°C，保溫1. 5h ;
[0211] 步驟g、以30°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至550°C，保溫1. 5h ;
[0212] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0213] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0214] 實(shí)施例11
[0215] 本實(shí)施例利用實(shí)施例5提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0216] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1:1. 05,將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例5 提供的坩堝的第二內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第二坩堝蓋熔接在第二外層坩堝的端口處以封堵第 二外層坩堝。
[0217] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第二內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第二內(nèi) 層坩堝的第二柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0218] 步驟c、以50°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0219] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1260°C，
[0220] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1160°C，
[0221] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照5 °C /cm的溫度梯度遞減。
[0222] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫12h。
[0223] 步驟e、以0. 1 °C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1240°C，保溫lh。
[0224] 步驟f、以10°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至800°C，保溫lh ;
[0225] 步驟g、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至500°C，保溫lh ;
[0226] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0227] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0228] 實(shí)施例12
[0229] 本實(shí)施例利用實(shí)施例6提供的坩堝生長硒化鎘晶體，步驟如下：
[0230] 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1:1，將高純硒和高純鎘放入實(shí)施例6提供 的坩堝的第二內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將第二坩堝蓋熔接在第二外層坩堝的端口處以封堵第二外 層坩堝。
[0231] 步驟b、對上述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的坩堝垂直放入 晶體生長爐內(nèi)，控制第二內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，第二內(nèi) 層坩堝的第二柱體部分位于晶體生長爐的上部，抽真空排氣后，通入惰性氣體。
[0232] 步驟c、以200°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，其中，該預(yù)設(shè) 溫度具體為：
[0233] 晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，該高溫區(qū)的溫度為1360°C，
[0234] 晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，該低溫區(qū)的溫區(qū)為1250°C，
[0235] 晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，該過渡溫區(qū)的溫度從高溫區(qū)到低溫區(qū)的方向 上，按照20°C /cm的溫度梯度遞減。
[0236] 步驟d、控制位于坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫24h。
[0237] 步驟e、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐降溫至1260°C，保溫2h。
[0238] 步驟f、以20°C /h的降溫速率使晶體生長爐繼續(xù)降溫至100°C，保溫2h ;
[0239] 步驟g、以40°C /h的降溫速率使晶體生長爐再次降溫至600°C，保溫2h ;
[0240] 步驟h、關(guān)閉晶體生長爐，待晶體生長爐自然冷卻后，取出硒化鎘晶體。
[0241] 在本實(shí)施例制備硒化鎘晶體的過程中，所使用的坩堝完好無損，沒有發(fā)生開裂現(xiàn) 象。
[0242] 實(shí)施例13
[0243] 本實(shí)施例通過X-射線單晶回擺曲線測試儀測試實(shí)施例7-12制備的硒化鎘晶體的 單晶性能，附圖4為實(shí)施例7制備的硒化鎘晶體的0002晶面的X-射線單晶搖擺曲線譜圖。 如附圖4所示，該硒化鎘晶體（0002)晶面的衍射角（Θ )為12. 627°，該衍射角對應(yīng)的衍 射峰尖銳、衍射強(qiáng)度大，且衍射峰的對稱性較好?？梢姡瑢?shí)施例7制備得到的硒化鎘晶體具 有優(yōu)良的單晶性。其中，上述實(shí)施例7-12制備的硒化鎘晶體的（0002)晶面的衍射角如表 1所示：
[0244] 表1實(shí)施例7-12制備的硒化鎘晶體的（0002)晶面的衍射角
[0245]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，包括：內(nèi)層坩堝、套裝在所述內(nèi)層坩堝外部的外 層坩堝和用于封堵所述外層坩堝的坩堝蓋，所述外層坩堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙； 所述內(nèi)層坩堝包括錐形尖端部分和用于硒化鎘晶體生長的第一柱體部分，所述第一柱 體部分設(shè)置在所述錐形尖端部分之上； 所述外層坩堝的內(nèi)部輪廓與所述內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，所述外層坩堝的外部輪 廓呈柱形； 所述內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，所述外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、銥、鉬 及它們的合金中的至少一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的坩堝，其特征在于，所述錐形尖端部分的錐角為5-160°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的坩禍，其特征在于，所述第一柱體部分的內(nèi)徑為10-300mm，長 度為 50-600mm。
4. 一種用于生長硒化鎘晶體的坩堝，包括：內(nèi)層坩堝、套裝在所述內(nèi)層坩堝外部的外 層坩堝和用于封堵所述外層坩堝的坩堝蓋，所述外層坩堝和所述內(nèi)層坩堝之間設(shè)有間隙； 所述內(nèi)層坩堝包括依次連接的用于容納硒化鎘籽晶的柱形端部、過渡部分和用于硒化 鎘晶體生長的第二柱體部分； 所述柱形端部的內(nèi)徑和長度均小于所述第二柱體部分的內(nèi)徑和長度； 所述外層坩堝的內(nèi)部輪廓與所述內(nèi)層坩堝的外部輪廓相匹配，所述外層坩堝的外部輪 廓呈柱形； 所述內(nèi)層坩堝的材質(zhì)選自石墨或熱解氮化硼，所述外層坩堝的材質(zhì)選自鑰、鎢、銥、鉬 及它們的合金中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的坩堝，其特征在于，所述柱形端部的內(nèi)徑為3-20mm，長度為 10_80mm，所述第二柱體部分的內(nèi)徑為10-300mm，長度為50-600mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的坩堝，其特征在于，所述間隙的寬度為0. 5-2mm。
7. 利用權(quán)利要求1-3任一項所述的坩堝生長硒化鎘晶體的方法，包括： 步驟a、按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入權(quán)利要求1-3 任一項所述的坩堝的內(nèi)層坩堝內(nèi)，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵所述外層 坩堝； 步驟b、對所述坩堝抽真空后密封，然后將密封的所述坩堝垂直放入晶體生長爐內(nèi)，控 制所述坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分位于所述晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，所述坩堝的 內(nèi)層坩堝的第一柱體部分位于所述晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到硒化 鋪晶體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟b包括： 步驟bl、對所述坩堝抽真空至真空度為l(T4Pa后密封，然后將密封的所述坩堝放入晶 體生長爐內(nèi)，對所述晶體生長爐抽真空排氣后，通入惰性氣體； 步驟b2、以50-200°C /cm的升溫速率將所述晶體生長爐升溫至預(yù)設(shè)溫度，所述預(yù)設(shè)溫 度具體為： 所述晶體生長爐的爐體上部為高溫區(qū)，所述高溫區(qū)的溫度為1260-1360°C， 所述晶體生長爐的爐體下部為低溫區(qū)，所述低溫區(qū)的溫區(qū)為1160-1250°C， 所述晶體生長爐的爐體中部為過渡溫區(qū)，所述過渡溫區(qū)的溫度從所述高溫區(qū)到所述低 溫區(qū)的方向上，按照5-20°C /cm的溫度梯度遞減； 步驟b3、控制位于所述坩堝的內(nèi)層坩堝的錐形尖端部分之上部分的溫度高于1260°C， 恒溫 12-24h ; 步驟b4、以0. 1-20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐降溫至1240-1260°C，保溫 l-2h ； 步驟b5、以10-20°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐繼續(xù)降溫至800?1000°C，保溫 l-2h ； 步驟b6、以20-40°C /h的降溫速率使所述晶體生長爐再次降溫至500?600°C，保溫 l-2h ； 步驟b7、關(guān)閉所述晶體生長爐，待所述晶體生長爐自然冷卻后，得到硒化鎘晶體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟a中，所述高純硒的純度大于等 于99. 9999%，所述高純鎘的純度大等于于99. 99999%。
10. 利用權(quán)利要求4或5所述的坩堝生長硒化鎘晶體的方法，包括： 步驟α、將硒化鎘籽晶晶體放入權(quán)利要求4或5所述的坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部，同 時按照摩爾比：高純硒：高純鎘=1-1. 05:1，將高純硒和高純鎘放入權(quán)利要求4或5所述的 坩堝的內(nèi)層坩堝的第二柱體部分，然后將坩堝蓋熔接在外層坩堝的端口處以封堵所述外層 坩堝； 步驟β、對所述坩堝抽真空后密封，然后將密封的所述坩堝垂直放入晶體生長爐內(nèi)，控 制所述坩堝的內(nèi)層坩堝的柱形端部位于所述晶體生長爐的下部，相應(yīng)地，所述坩堝的內(nèi)層 坩堝的第二柱體部分位于所述晶體生長爐的上部，利用垂直布里奇曼法生長得到硒化鎘晶 體。
【文檔編號】C30B29/48GK104152983SQ201410376679
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】夏士興, 張月娟, 李興旺, 王永國, 莫小剛 申請人:北京雷生強(qiáng)式科技有限責(zé)任公司, 中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所