1.本公開(kāi)涉及晶體制備領(lǐng)域，尤其涉及一種碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)：

2.碲鋅鎘晶體是一種重要的輻射探測(cè)半導(dǎo)體晶體。碲鋅鎘原子數(shù)高(約為 50)、密度高(6g/cm3)，即使在體積小于4mm3的情況下該材料也能夠保證對(duì)能量低于180kev的粒子有較高的量子探測(cè)效率。碲鋅鎘單元探測(cè)器的面積或者分立電極單體探測(cè)器的節(jié)距尺寸可以做的很小，能夠保證制得空間分辨率很好的成像系統(tǒng)。碲鋅鎘探測(cè)器的能譜分辨率要比閃爍體探測(cè)器的能譜分辨率高很多。碲鋅鎘探測(cè)器具有較低的漏電流，有利于它們?cè)谛」β始呻娮酉到y(tǒng)中的應(yīng)用。因此，碲鋅鎘晶體在核醫(yī)學(xué)、高能物理、輻射探測(cè)、探礦等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

3.碲鋅鎘晶體及其熔體的導(dǎo)熱性都很差，固化潛熱難以散發(fā)，熔體對(duì)流不暢，導(dǎo)致固液界面不易控制。碲鋅鎘晶體的堆垛缺陷能(層錯(cuò))很低，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，細(xì)微的溫度波動(dòng)和界面波動(dòng)都能引起孿晶產(chǎn)生。為了克服晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的困難，研究者開(kāi)發(fā)了多種碲鋅鎘晶體生長(zhǎng)方法，包括vb法、 vgf法、thm法等多種，但均無(wú)法解決熔體對(duì)流不暢導(dǎo)致的晶體生長(zhǎng)缺陷。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種新的碲鋅鎘晶體生長(zhǎng)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.鑒于背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本公開(kāi)的目的在于提供一種碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其至少能夠提高熔體的對(duì)流。

5.由此，在一些實(shí)施例中，一種碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法包括步驟：步驟一，將碲鋅鎘多晶塊中封入鎘粒；步驟二，將多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊裝入坩堝中；步驟三，對(duì)坩堝中的所述多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊施加中頻感應(yīng)，直至坩堝中全部封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊熔化，以形成熔體；步驟四，維持對(duì)熔體施加中頻感應(yīng)，采用坩堝下降法開(kāi)始晶體生長(zhǎng)直到晶體生長(zhǎng)結(jié)束；步驟五，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，停止中頻感應(yīng)，降溫至室溫并取出碲鋅鎘晶體。

6.在一些實(shí)施例中，在步驟一中，在碲鋅鎘多晶塊中開(kāi)非貫穿孔，并塞入鎘粒，之后用碲鋅鎘多晶柱塞住該開(kāi)孔，即將鎘粒封入碲鋅鎘多晶塊。

7.在一些實(shí)施例中，在步驟二中，坩堝為pbn或者石英坩堝。

8.在一些實(shí)施例中，在步驟一中，鎘粒的重量為2g?5g，單個(gè)碲鋅鎘多晶塊的重量為1?6kg。

9.在一些實(shí)施例中，在步驟一中，鎘粒為球形。

10.在一些實(shí)施例中，在步驟三和步驟四中，中頻感應(yīng)頻率為8khz?15khz。

11.在一些實(shí)施例中，在步驟三和步驟四中，中頻感應(yīng)頻率相同。

12.在一些實(shí)施例中，在步驟五中，自然冷卻降溫至室溫。

13.本公開(kāi)的有益效果如下：在本公開(kāi)的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法中，碲鋅鎘多晶電阻

率很高，為了方便的熔化碲鋅鎘多晶，在碲鋅鎘多晶中塞入鎘粒，鎘粒在中頻感應(yīng)下熔化、升溫并熔化附近的碲鋅鎘多晶，產(chǎn)生碲鋅鎘熔體，導(dǎo)電的碲鋅鎘熔體在中頻感應(yīng)下迅速產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而維持穩(wěn)定的熔體狀態(tài)，導(dǎo)電的碲鋅鎘熔體和中頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的直接作用產(chǎn)生感應(yīng)電流，碲鋅鎘熔體在電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力，并發(fā)生流動(dòng)，從而起到增強(qiáng)熔體對(duì)流的作用，能夠獲得單晶比例高位錯(cuò)密度地的高質(zhì)量的碲鋅鎘晶體。此外，在中頻感應(yīng)電磁作用下，導(dǎo)電的熔體發(fā)熱，維持熔體熔化，不需要傳統(tǒng)技術(shù)那樣地對(duì)坩堝從外部加熱的額外的發(fā)熱體。

具體實(shí)施方式

14.所公開(kāi)的實(shí)施例僅僅是本公開(kāi)的示例，本公開(kāi)可以以各種形式實(shí)施，因此，本文公開(kāi)的具體細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而是僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)且作為表示性的基礎(chǔ)用于教導(dǎo)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員以各種方式實(shí)施本公開(kāi)。

15.下面說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法。

16.根據(jù)本公開(kāi)的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法包括步驟：步驟一，將碲鋅鎘多晶塊中封入鎘粒；步驟二，將多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊裝入坩堝中；步驟三，對(duì)坩堝中的所述多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊施加中頻感應(yīng)，直至坩堝中全部封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊熔化，以形成熔體；步驟四，維持對(duì)熔體施加中頻感應(yīng)，采用坩堝下降法(即vb法(vertical bridgman method) 生長(zhǎng))開(kāi)始晶體生長(zhǎng)直到晶體生長(zhǎng)結(jié)束；步驟五，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，停止中頻感應(yīng)，降溫至室溫并取出碲鋅鎘晶體。

17.在采用vb法生長(zhǎng)晶體時(shí)，坩堝能夠在升降機(jī)構(gòu)(未示出)的帶動(dòng)下相對(duì)坩堝下降，而相應(yīng)的籽晶位于坩堝上方進(jìn)行引晶和晶體生長(zhǎng)。

18.在本公開(kāi)的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法中，碲鋅鎘多晶電阻率很高，為了方便的熔化碲鋅鎘多晶，在碲鋅鎘多晶中塞入鎘粒，鎘粒在中頻感應(yīng)下熔化、升溫并熔化附近的碲鋅鎘多晶，產(chǎn)生碲鋅鎘熔體，導(dǎo)電的碲鋅鎘熔體在中頻感應(yīng)下迅速產(chǎn)生電磁感應(yīng)，從而維持穩(wěn)定的熔體狀態(tài)，導(dǎo)電的碲鋅鎘熔體和中頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的直接作用產(chǎn)生感應(yīng)電流，碲鋅鎘熔體在電磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生電磁力，并發(fā)生流動(dòng)，從而起到增強(qiáng)熔體對(duì)流的作用，能夠獲得單晶比例高位錯(cuò)密度地的高質(zhì)量的碲鋅鎘晶體。此外，在中頻感應(yīng)電磁作用下，導(dǎo)電的熔體發(fā)熱，維持熔體熔化，不需要傳統(tǒng)技術(shù)那樣地對(duì)坩堝從外部加熱的額外的發(fā)熱體。

19.在一些示例中，在步驟一中，在碲鋅鎘多晶塊中開(kāi)非貫穿孔，并塞入鎘粒，之后用碲鋅鎘多晶柱塞住該開(kāi)孔，即將鎘粒封入碲鋅鎘多晶塊。

20.在一些示例中，在步驟二中，坩堝為pbn或者石英坩堝。

21.在一些示例中，在步驟一中，鎘粒的重量為2g?5g，單個(gè)碲鋅鎘多晶塊的重量為1?6kg。在碲鋅鎘中，鎘的蒸氣壓最大。添加適量的鎘粒有利于維持碲鋅鎘多晶的化學(xué)計(jì)量比。太多的鎘會(huì)導(dǎo)致熔體富鎘，影響晶體質(zhì)量。太少的鎘會(huì)降低感應(yīng)效果，難以形成穩(wěn)定的熔體。

22.在一些示例中，在步驟一中，鎘粒為球形。球形的鎘粒加工方便，感應(yīng)效果最好。

23.在一些示例中，在步驟三和步驟四中，中頻感應(yīng)頻率為8khz?15khz。在太低的中頻感應(yīng)頻率下，感應(yīng)效果不好，而太高的中頻感應(yīng)頻率導(dǎo)致湍流。

24.在一些示例中，在步驟三和步驟四中的中頻感應(yīng)頻率相同。

25.在一些示例中，在步驟五中，自然冷卻降溫至室溫。

26.下面說(shuō)明根據(jù)根公開(kāi)的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法的測(cè)試過(guò)程。

27.采用前述的制備方法進(jìn)行測(cè)試，在步驟三和步驟四中中頻感應(yīng)頻率相同，測(cè)試過(guò)程中的實(shí)施例1?14和對(duì)比例1的參數(shù)和測(cè)試結(jié)果如表1所示。鎘粒的形狀中的橢圓體和長(zhǎng)方體基于同體積的球來(lái)確定。

28.單晶比例的測(cè)量：利用晶體生長(zhǎng)結(jié)束后能夠利用的單晶重量除以裝料量。

29.位錯(cuò)密度的測(cè)量：參考《gb t39123?2020 x射線和γ射線探測(cè)器用碲鋅鎘單晶材料規(guī)范》。

30.表1實(shí)施例1?14和對(duì)比例1的參數(shù)以及測(cè)量結(jié)果

[0031][0032]

從實(shí)施例1?5看出，當(dāng)中頻感應(yīng)頻率低于8hz或中頻感應(yīng)頻率高于15hz 時(shí),單晶比例急劇下降，位錯(cuò)密度劇增；在中頻感應(yīng)頻率在8khz?15khz范圍時(shí)，隨著中頻感應(yīng)頻率增加，單晶比例從85％增加到90％之后再下降到85％，位錯(cuò)密度從5000/cm2下降到4000/cm2之后再增加至6000/cm2。

[0033]

從實(shí)施例1和實(shí)施例6?10看出，在鎘粒的重量在2g?5g的范圍(實(shí)施例 1、實(shí)施例7?8)下，當(dāng)單個(gè)碲鋅鎘多晶塊恒定時(shí)，隨著鎘粒的重量增加(即鎘粒占單個(gè)碲鋅鎘多晶塊的比例增加)，單晶比例從85％增加到87％然后下降至80％，位錯(cuò)密度從5000/cm2下降到4500/cm2之后再增加至6000/cm2；而實(shí)施例6的鎘粒的重量太小，尚未熔化碲鋅鎘多晶塊，未形成熔區(qū)。取出后發(fā)現(xiàn)，鎘粒升華；實(shí)施例9?10的鎘粒的重量太大，單晶比例急劇下降，位錯(cuò)密度急劇增加。

[0034]

從實(shí)施例1和實(shí)施例11?13看出，采用球形鎘粒的單晶比例最高、位錯(cuò)密度最低；而正方形、橢圓體和長(zhǎng)方形的鎘粒的單晶比例均低于采用球形鎘粒的情況，而正方形、橢圓體和長(zhǎng)方形的鎘粒的位錯(cuò)密度均高于采用球形鎘粒的情況。

[0035]

從實(shí)施例14看出，采用貫通孔，盡管貫通孔采用碲鋅鎘多晶柱塞從兩端塞住貫通孔，尚未熔化碲鋅鎘多晶塊，未形成熔區(qū)，取出后發(fā)現(xiàn)，鎘粒流光。

[0036]

從對(duì)比例1看出，尚未熔化碲鋅鎘多晶塊，未形成熔區(qū)。

[0037]

采用上面詳細(xì)的說(shuō)明描述多個(gè)示范性實(shí)施例，但本文不意欲限制到明確公開(kāi)的組合。因此，除非另有說(shuō)明，本文所公開(kāi)的各種特征可以組合在一起而形成出于簡(jiǎn)明目的而未示出的多個(gè)另外組合。技術(shù)特征：

1.一種碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括步驟：步驟一，將碲鋅鎘多晶塊中封入鎘粒；步驟二，將多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊裝入坩堝中；步驟三，對(duì)坩堝中的所述多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊施加中頻感應(yīng)，直至坩堝中全部封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊熔化，以形成熔體；步驟四，維持對(duì)熔體施加中頻感應(yīng)，采用坩堝下降法開(kāi)始晶體生長(zhǎng)直到晶體生長(zhǎng)結(jié)束，步驟五，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，停止中頻感應(yīng)，降溫至室溫并取出碲鋅鎘晶體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟一中，在碲鋅鎘多晶塊中開(kāi)非貫穿孔，并塞入鎘粒，之后用碲鋅鎘多晶柱塞住該開(kāi)孔，即將鎘粒封入碲鋅鎘多晶塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟二中，坩堝為pbn或者石英坩堝。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟一中，鎘粒的重量為2g?5g，單個(gè)碲鋅鎘多晶塊的重量為1?6kg。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟一中，鎘粒為球形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟三和步驟四中，中頻感應(yīng)頻率為8khz?15khz。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟三和步驟四中，中頻感應(yīng)頻率相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟五中，自然冷卻降溫至室溫。

技術(shù)總結(jié)

本公開(kāi)提供一種碲鋅鎘晶體的生長(zhǎng)方法，其包括步驟：步驟一，將碲鋅鎘多晶塊中封入鎘粒；步驟二，將多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊裝入坩堝中；步驟三，對(duì)坩堝中的所述多個(gè)封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊施加中頻感應(yīng)，直至坩堝中全部封入有鎘粒的碲鋅鎘多晶塊熔化，以形成熔體；步驟四，維持對(duì)熔體施加中頻感應(yīng)，采用坩堝下降法開(kāi)始晶體生長(zhǎng)直到晶體生長(zhǎng)結(jié)束；步驟五，晶體生長(zhǎng)結(jié)束后，停止中頻感應(yīng)，降溫至室溫并取出碲鋅鎘晶體。碲鋅鎘多晶電阻率很高，塞入的鎘粒在中頻感應(yīng)下熔化、升溫并熔化附近的碲鋅鎘多晶，產(chǎn)生碲鋅鎘熔體，進(jìn)而熔體對(duì)流被增強(qiáng)，能夠獲得單晶比例高位錯(cuò)密度地的高質(zhì)量的碲鋅鎘晶體。的碲鋅鎘晶體。

技術(shù)研發(fā)人員：狄聚青 李康 蘇湛

受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽光智科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.23

技術(shù)公布日：2021/12/21