Cd1-xznxte, где 0≤x≤1 - RU2005137297A

Реферат

1. Способ выращивания кристаллов Cd_1-xZn_xTe, где 0≤x≤1, под высоким давлением инертного газа, отличающийся тем, что, с целью получения макро- и микрооднородных малодислокационных кристаллов Cd_1-xZn_xTe, где 0≤x≤1 диаметром до 100-150 мм, рост кристаллов CZT осуществляется методом выращивания в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации (ОТФ метод).

2. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения плоской формы фронта кристаллизации и удешевления производства, вместо погруженного в расплав нагревателя (ОТФ нагреватель) используется погруженная в расплав перегородка из высокотеплопроводного материала (например из графита) с размещенными внутри термодатчиками (в том числе термопарами).

3. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью удешевления производства, кожух ОТФ нагревателя и тигель 1 изготавливаются из особо чистого графита, в том числе используются составные тигли.

4. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества примесей, кожух ОТФ нагревателя и тигель изготавливаются из нитрида бора.

5. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью более точного управления формой фронта кристаллизации, вдоль всего сечения кристалла используется многосекционный ОТФ нагреватель с раздельным управлением секциями или с заранее подобранным распределением мощностей.

6. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения задачи получения вблизи стенок выпуклого в расплав фронта кристаллизации, стенки тигля изготавливаются из низко теплопроводного материала (например кварцевого стекла, покрытого пиролитическим графитом или нитридом бора).

7. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения однородного состава, в продольном направлении выращенного кристалла в зонах W₁ и W₂ изначально размещается шихта разного состава, причем в зоне W₂размещается шихта того состава, который требуется получить в выросшем кристалле, а в зоне W₁ размещается шихта того состава, из которого в соответствии с диаграммой состояния растет кристалл требуемого состава (например, при росте кристалла Cd_0,8Zn_0,2Te в зоне W₂ размещается состав Cd_0,8Zn_0,2Te, а в зоне W₁ размещается шихта состава Cd_0,85Zn_0,15Te).

8. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения однородного продольного распределения легирующей примеси (для компенсации влияния собственных дефектов), в выросшем кристалле в зонах W₁ и W₂ (см. рисунок) изначально размещается шихта с разной концентрацией легирующей примеси, причем в зоне W₂ размещается шихта с концентрацией легирующей примеси, которую требуется получить в выросшем кристалле, а в зоне W₁ размещается шихта с концентрацией легирующей примеси, превышающей концентрацию в зоне W₂ в k раз, где k равновесный коэффициент распределения для этой легирующей примеси.

9. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения однородного распределения состава и легирующей примеси в поперечном направлении, толщина слоя расплава h в зоне W₁ устанавливается в диапазоне 1-30 мм в зависимости от состава, типа легирующей примеси и диаметра растущего кристалла.

10. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения обратной диффузии из зоны W₁ в зону W₂ и повышения продольной однородности распределения состава и легирующей примеси, толщина зазора δ (см. рисунок) в зависимости от состава, типа легирующей примеси и диаметра растущего кристалла находится в диапазоне 0,5-5 мм.

11. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения малодислокационных и однородных в поперечном направлении кристаллов, за счет создания малых термоупругих напряжений и создания одномерного теплового потока, радиальный температурный градиент gradT_rad вдоль дна ОТФ нагревателя или перегородки устанавливается в диапазоне 0,1 град/смrad<2 град/см в зависимости от кристаллизуемого состава и диаметра растущего кристалла.

12. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения микрооднородности растущего кристалла, за счет создания вблизи межфазной поверхности слабых ламинарных течений, рост кристалла идет при малой толщине слоя расплава h в зоне W₁ (см. рисунок), которая находится в диапазоне 1-10 мм.

13. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности свойств кристалла, уменьшения числа блоков и преципитатов в процессе выращивания, с помощью термодатчиков 7 и 9 по всему объему расплава контролируется величина перегрева расплава и время выдержки расплава при высокой температуре.

14. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения переохлаждения расплава в начале кристаллизации без затравки (самозатравление) и, тем самым, уменьшения неопределенности времени начала процесса и повышения управляемости процессом кристаллизации, а значит и качества кристалла, до начала процесса кристаллизации расплав перегревается на величину, находящуюся в диапазоне 5-40°С, и выдерживается при этой температуре в течение 1-10 ч в зависимости от состава, типа легирующей примеси и диаметра растущего кристалла.

15. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния предструктуры расплава (наличие многоатомных комплексов) на ухудшение качества растущего кристалла, повышения однородности свойств кристалла и уменьшения числа блоков, до начала процесса кристаллизации расплав перегревается на величину, находящуюся в диапазоне 40-200°С, и выдерживается при этой температуре в течение 0,5-4 ч в зависимости от состава, типа легирующей примеси и диаметра растущего кристалла.

16. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью организации самозатравления при спонтанном зарождении кристалла, на оси конусного дна тигля предусматривается цилиндрическая вертикальная полость с отношением диаметра к высоте 1/10 с целью реализации условий для геометрического отбора.

17. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения условий кристаллизации и повышения качества слитка, при спонтанном зарождении используется тигель с плоским дном (на фигуре не показано), обеспечивающим, в отличие от конусного дна, одномерную задачу с самого начала кристаллизации, т.е. более точное управление зарождением кристалла.

18. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения монокристалла по всему объему слитка, на плоском дне тигля закрепляется цилиндрическая плоскопараллельная монокристаллическая затравка с диаметром, равным диаметру тигля.

19. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью определения положения фронта кристаллизации, его температуры и толщины слоя расплава, что необходимо из-за летучести компонентов и неконтролируемого изменения температуры кристаллизации, в процессе кристаллизации используется специальный зонд, установленный с возможностью измерения величины его перемещения в расплаве до контакта с фронтом кристаллизации.

20. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью определения положения фронта кристаллизации, его температуры и толщины слоя расплава, в качестве зонда используется ОТФ нагреватель, устанавливаемый с возможностью измерения его перемещения вдоль вертикальной оси.

21. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью поддержания постоянных условий кристаллизации (перегрева расплава, градиента температуры в расплаве, скорости течения расплава, скорости роста), а также для повышения качества кристалла и повышения процента выхода годных, процесс ОТФ роста ведут путем поддержания постоянной величины температуры ОТФ нагревателя и постоянной толщины слоя расплава h.

22. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью поддержания постоянной толщины слоя расплава h, в контуре автоматизированной системы управления используется одномерная тепловая модель.

23. Способ выращивания по п.1, отличающийся тем, что, с целью получения качественных кристаллов, кристаллизация идет при скорости вытягивания v в диапазоне 0,5 мм/ч