[实用新型]一种提高碲锌镉晶锭生长速度的装置

说明书

本实用新型提供了一种提高碲锌镉晶锭生长速度的装置，包括坩埚，所述坩埚内部设置有用于放置铂金圆棒的空心圆柱体，所述空心圆柱体与坩埚内底端一体连接，所述铂金圆棒插接在空心圆柱体上，且铂金圆棒底端与用于快速导热的铂金块固定连接，所述铂金块位于坩埚下方，所述铂金圆棒底端一体连接有凸头，所述凸头环形侧面开设有外螺纹，且凸头通过外螺纹与铂金块顶端啮合连接，所述铂金圆棒上套接有石英棉垫板，所述石英棉垫板通过紧固螺栓固定在坩埚底端。本实用新型采用设计热导出通道，可以加速结晶潜热的导出，维持变温区的温度稳定，并确保坩埚中心优先结晶，使得生长过程更加稳定，进一步提高了生长速度。

技术领域

本实用新型涉及碲锌镉晶锭生产技术领域，尤其涉及一种提高碲锌镉晶锭生长速度的装置。

背景技术

碲锌镉(CZT)是一种含有少量Zn元素的II-VI族化合物半导体。由碲锌镉单晶体制作的衬底片是碲镉汞(MCT)探测器(目前主流的中高端红外探测器)制作的关键原料之一。

目前的碲锌镉单晶生产采用从液体凝固成固体的原理，在高温炉中进行。主要方法有布里奇曼法(Bridgeman)和垂直梯度凝固法(Vertical Gradient Freeze，VGF)等。布里奇曼法采用固定的炉内温度场设计，生产时使盛放液体的容器和炉子进行相对运动，使其处在炉内的不同位置而获得不同的环境温度条件。垂直梯度凝固法采用可变的炉内温度场设计，在生产时直接改变温度场，没有液体容器和炉子的相对运动。这两种方法在即通过炉体内的温度梯度，实现单晶的缓慢生长。

在这样的生长方法中，温度梯度和生长速度是领域内技术人员控制生长过程的关键参数。温度梯度是指凝固界面一定范围内，为了使熔体凝固人为设定的一个变温区的温度梯度，这个变温区连接高温区(熔体区)和低温区(晶体区)。生长速度是指这个变温区在生长方向上的移动速度。

具体到CZT的结晶生长过程，相比于以硅为代表的元素半导体和常见的二代半导体如GaAs,InP等，CZT单晶的生长尤其缓慢。CZT在熔点温度附近具有很低导热系数，结晶潜热难以释放。此外，其临界分切应力(CRSS)及层错能(SFE)低，极易发生位错和孪晶。在目前的生长实践中，业内的技术人员会将生长速度控制在一个较低的水平，以保证生长的稳定和单晶成晶率。如果贸然提高生长速度，往往意味着单晶生长失败。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种提高碲锌镉晶锭生长速度的装置克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，以解决现有的碲锌镉晶锭结晶潜热难以释放，生长效率低的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

本实用新型提供了一种提高碲锌镉晶锭生长速度的装置，包括坩埚，所述坩埚内部设置有用于放置铂金圆棒的空心圆柱体，所述空心圆柱体与坩埚内底端一体连接，所述铂金圆棒插接在空心圆柱体上，且铂金圆棒底端与用于快速导热的铂金块固定连接，所述铂金块位于坩埚下方，所述铂金圆棒底端一体连接有凸头，所述凸头环形侧面开设有外螺纹，且凸头通过外螺纹与铂金块顶端啮合连接，所述铂金圆棒上套接有石英棉垫板，所述石英棉垫板通过紧固螺栓固定在坩埚底端。

作为本实用新型进一步的方案，所述铂金块的外观呈4/5个球形，且铂金块顶端为平面，所述铂金块通过顶端面与铂金圆棒底面充分接触，保证了铂金块表面的温度与低温区间内的温度相近，温度恒定度高。

作为本实用新型进一步的方案，所述铂金块顶端开设有螺纹孔，所述凸头伸入螺纹孔内，所述铂金圆棒下侧的凸头通过外螺纹与铂金块上的螺纹孔啮合连接，便于铂金圆棒与铂金块进行稳定连接。

作为本实用新型进一步的方案，所述铂金块的外观呈圆形薄饼形状，且铂金块表面中部与铂金圆棒底面充分接触，保证了铂金块表面温度与低温区间内温度相近，也方便对低温区间内的温度进行观察。