[发明专利]一种磷化铟晶体及其生长方法

说明书

本发明公开一种磷化铟晶体的生长方法，所述生长方法，先后包括多晶合成过程和单晶生长过程；所述多晶合成过程中，In与P的摩尔比不低于3:1。本申请中磷化铟晶体的生长方法，对现有的晶体生长法进行了改进，通过控制In与P的摩尔比，无需使用高压多晶合成炉和高压晶体生长炉，而在大气压多晶合成炉和大气压晶体生长炉中实现晶体的多晶合成和单晶生长，大大降低所生长的晶体的成本，而且更加安全可靠；同时，所得磷化铟单晶中位错密度低，没有铟夹杂、空洞、孪晶等缺陷。

技术领域

本发明涉及晶体的制备领域，尤其是一种磷化铟晶体及其生长方法。

背景技术

磷化铟(InP)具有电子迁移率高、耐辐射性能好、禁带宽度大等优点，是非常重要的半导体材料之一，主要应用于光电子技术和微波技术领域。

磷化铟晶体的熔点为1062℃，其分解压为27.5atm。传统的晶体生长方法中，只有在27.5atm的磷蒸汽“保护”下，磷化铟熔体才能凝固出符合化学计量比的晶体。

目前，磷化铟晶体的主要生长方法有液封直拉法和VGF等。液封直拉法利用氧化硼作为液封剂，在高压直拉炉内实现磷化铟晶体的生长，可以生长大尺寸的磷化铟单晶，但其位错密度较高，难以实现晶体的高端应用。VGF法的特点是晶体位错密度低，质量好。但VGF法生长磷化铟单晶容易出现孪晶等缺陷，而且无法实现4寸以上的大尺寸磷化铟晶体的生长。无论是液封直拉法还是VGF法，均需要在高压炉内进行。高压炉造价高，安全性差，增加了磷化铟晶体的生长成本。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种磷化铟晶体的生长方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种磷化铟晶体的生长方法，所述生长方法，先后包括多晶合成过程和单晶生长过程；所述多晶合成过程中，In与P的摩尔比不低于3:1。

本申请所得磷化铟晶体中，磷-铟体系只有一种化合物，也就是InP；之所以选择In与P的摩尔比不低于3:1，是因为原料中除化学计量比之外的铟为晶体生长所需要的助溶剂；助溶剂的存在可以有效降低晶体生长的温度，并能吸收升华的磷蒸汽重新进入熔体中，使熔体的饱和蒸气压由27.5atm降到大气压。

优选地，所述多晶合成过程和单晶生长过程中的压力均为大气压。大气压的晶体生长环境对设备的要求不高，更为安全经济。

优选地，所述多晶合成过程和单晶生长过程中，热场内的温度均不超过1100℃。温度超过1100℃之后，熔体的饱和蒸气压升高，熔体中的磷容易挥发出来，影响晶体生长。

优选地，所述单晶生长过程中，单晶生长的生长速度为0.1-0.3mm/h。申请人经过大量创造性实验证明，在此晶体生长速度下生长磷化铟单晶，所得磷化铟单晶中位错密度低，没有铟夹杂、空洞、孪晶等缺陷。

优选地，所述多晶合成过程为：将铟块和磷粒放在大气压多晶合成炉内，先缓慢的升高温度使铟熔化，待磷粒被熔化的铟完全吸收后，逐渐升温至1030-1100℃，使熔体均匀，最后降温至室温，得到多晶。

更优选地，所述多晶合成过程为：将铟块和磷粒放在大气压多晶合成炉内，先缓慢的升高温度至160℃-200℃，使铟熔化，待磷粒被熔化的铟完全吸收后，逐渐升温至1030-1100℃，使熔体均匀，最后降温至室温，得到多晶。

优选地，使铟熔化后，在160℃-200℃下保温10-20h。

优选地，待磷粒被熔化的铟完全吸收后，逐渐升温至1030-1100℃，再保温5-20h，使熔体均匀。

优选地，所述单晶生长过程为：将多晶生长过程得到的多晶装入大气压晶体生长炉内，升温至1030-1100℃使多晶熔化，然后降温引晶，提拉速率为0.1-0.3mm/h，直至完成晶体生长。

同时，本发明还提供一种由上述生长方法得到的磷化铟晶体。