[发明专利]一种InP晶体生长设备及InP晶体生长方法

说明书

本发明公开了一种InP晶体生长设备及InP晶体生长方法。一种InP晶体生长设备，包括炉体、法兰盖、真空泵和连接管；法兰盖活动连接在炉体顶部，法兰盖与炉体顶部之间设有两道以上的密封圈；法兰盖上设有气孔和观察管；连接管一端与气孔顶部对接连通、另一端设有球阀，真空泵通过管路与连接管的侧壁连通；观察管一端位于法兰盖外侧、另一端穿过法兰盖伸入炉体内；法兰盖内侧中央位置设有可拆卸的籽晶盘；炉体自底部起沿高度方向依次分割为第一温区、第二温区和第三温区；炉体侧壁包括从内到外依次相接的反应釜、保温层、加热层、隔热层和外壳。上述设备，方便观察反应釜内晶体生长情况，保温隔热效果好，密封好，降低了晶体的位错密度，提高了均匀性和良率。

技术领域

本发明涉及一种InP晶体生长设备及InP晶体生长方法，属于晶体生长技术领域。

背景技术

磷化铟是一种闪锌矿结构的人工晶体，因使用磷化铟制作的光收发器及模块在1.35～1.55um波长范围内接近于0的损耗，因此广泛应用于光通讯、电信、射频器件等领域。

目前磷化铟材料的制备主要有高压液封直拉(LEC)，垂直温度梯度凝固(VGF)和垂直布里奇曼(VB)等工艺，这些工艺都是相对较成熟的熔体法工艺，主要的工艺原理是将温度升高到磷化铟多晶原料和各种辅料、掺杂剂等的熔点以上，将原料熔化，然后进行缓慢的定向分步阶梯式降温，使原料温度降到熔点以下结晶。

因磷化铟在熔点温度时的离解压高达2.75Mpa，生产时还需要密封在压力容器内部进行，高温高压条件下获得的磷化铟单晶体因热应力造成位错密度高，且极容易生长孪晶，成晶率低。

发明内容

本发明提供一种InP晶体生长设备及InP晶体生长方法，可在远低于InP晶体的熔点温度下进行晶体生长，降低了晶体的位错密度，改善了均匀性，不易产生孪晶，良率高，降低了生产成本低，提高了生产效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种InP晶体生长设备，包括炉体、法兰盖、真空泵和连接管；法兰盖活动连接在炉体顶部，法兰盖与炉体顶部之间设有两道以上的密封圈；法兰盖上设有气孔和观察管；连接管一端与气孔顶部对接连通、另一端设有球阀，真空泵通过管路与连接管的侧壁连通；观察管一端位于法兰盖外侧、另一端穿过法兰盖伸入炉体内；法兰盖内侧中央位置设有可拆卸的籽晶盘；炉体自底部起沿高度方向依次分割为第一温区、第二温区和第三温区；炉体侧壁包括从内到外依次相接的反应釜、保温层、加热层、隔热层和外壳，法兰盖、反应釜、外壳和连接管所用材质均为不锈钢，保温层和隔热层所用材质均为硅酸铝保温棉。

上述InP晶体生长设备，密封性好，方便观察反应釜内晶体生长情况，具有优异的保温隔热效果，分温区设置，便于使用和控制，结构简单，使用方便。

为了进一步提高装置的密封性，法兰盖包括连接块，连接块沿周边设有连接边；连接块侧壁沿周边设有第一环形凹槽，第一环形凹槽内设有第一环形密封圈，连接块位于反应釜内侧，连接块的侧壁与反应釜的内侧壁通过第一环形密封圈密封；反应釜上端面沿周边开设有第二环形凹槽，第二环形凹槽内设有第二环形密封圈，连接边的下端面与反应釜上端面通过第二环形密封圈密封；第一环形密封圈和第二环形密封圈所用材质均为氟橡胶。

作为观察管的其中一种实现方案，观察管包括竖管和横管，横管垂直连通在竖管底部，竖管的底部和横管均位于炉体内侧，竖管的顶部伸出法兰盖，竖管和横管的垂直连接处设有与竖管呈45°的反射镜。

为了便于使用，作为观察管的另一种实现方案，观察管包括竖管、第一横管和第二横管，第一横管垂直连通在竖管的顶部、第二横管垂直连通在竖管的底部，且第一横管和第二横管分别位于竖管的两侧，竖管与第一横管的垂直连通处及竖管与第二横管的垂直连通处均设有与竖管呈45°的反射镜。这样在装置侧边观察即可，无需凑到法兰盖上观察。

优选，气孔和观察窗分别位于法兰盖中心的两侧。籽晶盘螺纹连接在法兰盖内侧中央位置。