[发明专利]递进式改进坩埚压力差的砷锗镉原料合成和单晶生长方法

权利要求书

1.一种递进式改进坩埚压力差的砷锗镉原料合成方法，其特征在于，所述合成方法按照以下步骤完成：

第一步，采用去离子水清洗并烘干石英坩埚，当作第一层原料合成坩埚，将砷、锗、镉单质元素放入第一层原料合成坩埚中；

第二步，取一只比第一层原料合成坩埚大的石英坩埚，采用去离子水清洗并烘干后，套装在第一层原料合成坩埚外，当作第二层原料合成坩埚；先计算出第一层原料合成坩埚和第二层原料合成坩埚之间的空隙体积V；然后按照计算公式：PV=nRT------（1）计算所需要的Cd的物质的量n，单位：mol，进而计算所需Cd的质量，单位：g；

公式（1）中：P是第一层原料合成坩埚和第二层原料合成坩埚之间的空隙气体的压强，单位：Pa；R为气体常数，单位：Pa•m³/(mol•K)；T为气体的温度，单位：℃；

原料合成时，气体的温度T取930℃-970℃，当计算第一层原料合成坩埚和第二层原料合成坩埚之间的空隙气体的压强P等于1.0×10⁵Pa～1.7×10⁵Pa时，按照公式（1）计算所需Cd的质量，投放到第一层原料合成和第二层原料合成坩埚之间；将第一层原料合成坩埚和第二层原料合成坩埚进行抽真空密封；

第三步，取一只比第二层原料合成坩埚大的石英坩埚，采用去离子水清洗并烘干后，套装在第二层原料合成坩埚外，当作第三层原料合成坩埚；先计算出第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚之间的空隙体积V₁；然后按照计算公式：P₁V₁=n₁RT₁------（2）计算所需要的Cd的物质的量n₁，单位：mol，进而计算所需要的Cd的质量，单位：g；

公式（2）中：P₁是第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚之间的空隙气体的压强，单位：Pa；R为气体常数，T₁为气体的温度，单位：℃；

气体的温度T₁取930℃-970℃，当计算第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚之间的空隙气体的压强P₁等于0.3×10⁵Pa～1.0×10⁵Pa时，按照公式（2）将计算所得的Cd的质量投放到第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚之间；将第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚进行抽真空密封；

第四步，将密封好的第一层原料合成坩埚、第二层原料合成坩埚和第三层原料合成坩埚放入合成炉进行原料合成。

2.一种递进式改进坩埚压力差的砷锗镉单晶生长方法，其特征在于，所述生长方法按照以下步骤完成：

第一步，采用去离子水清洗并烘干石英坩埚，当作第一层晶体生长坩埚，将砷锗镉原料放入第一层晶体生长坩埚中；

第二步，取一只比第一层晶体生长坩埚大的石英坩埚，采用去离子水清洗并烘干后，套装在第一层晶体生长坩埚外，当作第二层晶体生长坩埚；先计算出第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间的空隙体积V₂；然后按照计算公式：P₂V₂=n₂RT₂------（3）计算所需要的Cd的质量n₂，单位：mol，进而计算所需要的Cd的质量，单位：g；

公式（3）中：P₂是第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间的空隙气体的压强，单位：Pa；R为气体常数，T₂为第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间气体的温度，单位：℃；

气体的温度T₂取670℃-780℃，当计算第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间的空隙气体的压强P₂等于0.8×10⁵Pa～1.7×10⁵Pa时，按照公式（3）将计算所得的Cd的质量投放到第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间；将第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚进行抽真空密封；

第三步，取一只比第二层晶体生长坩埚大的石英坩埚，采用去离子水清洗并烘干后，套装在第二层晶体生长坩埚外，当作第三层晶体生长坩埚；先计算出第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚之间的空隙体积V₃；然后按照计算公式：P₃V₃=n₃RT₃------（4）计算所需要的Cd的质量n₃，单位：mol，进而计算所需要的Cd的质量，单位：g；

公式（4）中：P₃是第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚之间的空隙气体的压强，单位：Pa；R为气体常数，T₃为第一层晶体生长坩埚和第二层晶体生长坩埚之间气体的温度，单位：℃；

气体的温度T₃取670℃～780℃，当计算第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚之间的空隙气体的压强P₃等于0.3×10⁵Pa～0.8×10⁵Pa时，按照公式（4）将计算所得的Cd的质量投放入到第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚之间；将第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚进行抽真空密封；

第四步，将密封好的第一层晶体生长坩埚、第二层晶体生长坩埚和第三层晶体生长坩埚放入单晶生长炉中进行晶体生长。