[发明专利]一种用于低位错密度CdS单晶生长的籽晶处理方法

说明书

本发明涉及一种用于低位错密度CdS单晶生长的籽晶处理方法，将装有CdS籽晶的籽晶架、5～20g CdS粉和石英封帽从石英管的B端依次装入石英管内，进行抽真空、充高纯氩气、封结处理，然后将石英管装入双温区退火炉中进行加热，随着石英管内温度升高到设定温度，CdS粉挥发出的CdS气氛充满整个石英管腔内，再加上氩气的保护，CdS籽晶表面挥发量极少，同时CdS籽晶处于低温区，CdS气氛会在CdS籽晶表面的微裂纹处进行凝结生长，逐步将裂纹填充，实现CdS籽晶表面的微裂纹修复，有效降低了CdS籽晶片的位错密度。

技术领域

本发明涉及一种CdS籽晶的处理方法，特别涉及一种用于低位错密度CdS单晶生长的籽晶处理方法。

背景技术

硫化镉（CdS）单晶材料是一种宽禁带化合物半导体材料，室温下禁带宽度约为2.42eV，具有优异的光电特性，在光催化、发光器件、光电器件等领域具有重要应用前景。物理气相传输（PVT）法是制备CdS单晶材料的主要方法，通常使用晶体加工后制备的CdS抛光片作为籽晶进行大尺寸单晶生长，由于晶体中位错的存在会诱导微管等缺陷，严重影响晶片在器件上的使用，因此控制晶体中的位错密度至关重要。由于位错具有遗传特性，因此，高质量CdS籽晶是低位错密度CdS单晶生长的重要基础，降低籽晶的位错密度，才有可能生长低位错密度的CdS晶体。

目前使用的CdS籽晶片是采用专利（CN 102990503 A）提到的抛光技术进行的抛光处理，虽然通过该技术可以获得表面粗糙度小于1nm的CdS抛光片，提高了晶片表面质量。然而，由于CdS材料软脆的特点，使得CdS抛光片表面仍存在一定厚度的亚表面损伤，使用这种抛光片直接作为籽晶片进行单晶生长时，位错会从亚表面损伤层内的微裂纹处大量增殖，并遗传到晶体内部，进而降低了CdS晶体的光电性能。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种用于低位错密度CdS单晶生长的籽晶处理方法，针对CdS籽晶片表面的亚表面损伤层内微裂纹诱发位错的问题，可以实现对亚表面损伤层内的微裂纹进行修复，减少籽晶表面位错的形成，进而降低位错遗传的风险，为高质量CdS单晶的生长奠定基础，具体技术方案是，一种用于低位错密度CdS单晶生长的籽晶处理方法，其特征在于：处理方法包括以下步骤，一、将CdS籽晶片放入籽晶架中，其中CdS籽晶片为表面粗糙度小于1nm的CdS抛光片，籽晶架具有多个晶片卡槽，可同时装入多片CdS籽晶片；二、将装有CdS籽晶的籽晶架、5～20g CdS粉和石英封帽从石英管的B端依次装入石英管内，并对石英管进行加热，在100~150℃条件下持续抽真空，当真空度低于5×10-4Pa时，充入高纯氩气，管内压力达到1×104Pa ~4×104Pa时，使用氢氧焰从石英管与石英封帽接触处封结，形成籽晶热处理装置；三、将装有CdS籽晶片的石英管装入双温区退火炉中，其中CdS籽晶片位于Ⅰ温区，CdS粉位于Ⅱ温区；四、按照50~100℃/h的速率进行升温，将Ⅰ温区温度设置为1000~1050℃，Ⅱ温区温度比Ⅰ温区温度高20℃，即温度范围为1020~1070℃，保持恒温热处理10h；五、按照5-7℃/h的速率将Ⅰ温区降为700~750℃，Ⅱ温区温度降到720~770℃，且保持Ⅱ温区温度比Ⅰ温区温度高20℃，恒温处理2h；六、按照10-15℃/h的速率将Ⅰ温区和Ⅱ温区温度降至室温，将石英管取出可获得位错密度较低的CdS籽晶片。

本发明的有益效果是，通过在热处理装置中加入CdS粉和氩气，能够有效抑制高温下CdS籽晶片的表面分解，通过对CdS籽晶的亚表面损伤层内微裂纹进行高温修复，有效降低了CdS籽晶片的位错密度。同时，该方法可同时处理多片CdS籽晶，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的CdS籽晶热处理装置结构示意图；

图2为本发明进行CdS籽晶热处理时的温度分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例一