一種用于碲鎘汞氣相外延的多功能石墨舟的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于蹄簡(jiǎn)隸氣相外延生長(zhǎng)的多功能石墨舟設(shè)計(jì)，具體設(shè)及一種多 功能石墨舟，它適用于紅外蹄簡(jiǎn)隸材料的氣相外延生長(zhǎng)，特別適用于異型形貌、異型尺寸、 多片蹄簡(jiǎn)隸材料氣相外延生長(zhǎng)。為蹄簡(jiǎn)隸選擇區(qū)域生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)，該方法可W應(yīng)用于短 波、中波和長(zhǎng)波蹄簡(jiǎn)隸等溫氣相外延領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 蹄簡(jiǎn)隸氣相外延的生長(zhǎng)是根據(jù)等溫氣相外延原理進(jìn)行薄膜的生長(zhǎng)[S. H. Shin, E. 民.Gertner, J. G. Pasko, et al. Isothermal vapor-phase epitaxy of HgCdTe on CdTe and Al203Substrates[J]. J. Appl. Phys. 1985, 57(10) : 4721-4726]。對(duì)于等溫氣相外延的生長(zhǎng)原 理實(shí)際包括兩個(gè)過(guò)程：即生長(zhǎng)過(guò)程和擴(kuò)散過(guò)程。生長(zhǎng)過(guò)程是HgTe沉積到CdTe上形成外延 層，而該種生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于化Te源的隸壓Ph,和蹄壓Cl,均大于CdTe襯底表面的隸壓 巧g(刊和蹄壓巧Xx)，即滿足公式（1)條件時(shí)即可發(fā)生外延，該時(shí)外延W生長(zhǎng)為主，外延材 料表面組分較低，但在襯底表面也在同時(shí)發(fā)生擴(kuò)散過(guò)程，擴(kuò)散過(guò)程是外延在CdTe襯底上的 化Te薄膜在CdTe上進(jìn)行互擴(kuò)散。當(dāng)化Te源的隸壓Ph,和蹄壓C.:均小于CdTe襯底表面的隸 壓巧?g(x)和蹄壓巧;片）時(shí)生長(zhǎng)過(guò)程停止，擴(kuò)散過(guò)程占主導(dǎo)，因此外延層表面組分開(kāi)始升高， 繼而化Te源的隸壓Ph,和蹄壓P&;又開(kāi)始大于CdTe襯底表面的隸壓巧gO)和蹄壓巧.(種， 生長(zhǎng)又占主導(dǎo)，如此反復(fù)，最后根據(jù)生長(zhǎng)時(shí)間、生長(zhǎng)溫度、源材料的量、隸壓等變量的調(diào)節(jié)， 形成所設(shè)計(jì)組分的化i_xCdxTe材料，如公式（2)。
[0003] Phs)巧燦，也:〉貨的， (1)
[0004] (1_'〇化''。+^扔:']+方廠(/把。_>雌|_、。/、.炸 （2)
[0005] 在等溫氣相外延中設(shè)及石墨舟的運(yùn)用，一個(gè)高純、高密閉性石墨舟的設(shè)計(jì)決定了 氣相外延的成敗，一個(gè)多功能的石墨舟可W實(shí)現(xiàn)多片、異型片W及異型外延形貌的生長(zhǎng)。
[0006] 本發(fā)明擬采用蹄簡(jiǎn)隸氣相生長(zhǎng)技術(shù)，運(yùn)用本發(fā)明發(fā)明的多功能石墨舟實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量 蹄簡(jiǎn)隸外延材料的生長(zhǎng)，為多片、異型片W及異型外延形貌的蹄簡(jiǎn)隸材料生長(zhǎng)提供一種有 效手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的是提供一種蹄簡(jiǎn)隸外延生長(zhǎng)用的多功能石墨舟，解決蹄簡(jiǎn)隸氣相外延 生長(zhǎng)中異型片、異型外延形貌的問(wèn)題。
[000引本發(fā)明的方法為；通過(guò)不同尺寸、不同結(jié)構(gòu)石墨底座、石墨蓋板、石墨掩片、石墨墊 片的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量蹄簡(jiǎn)隸材料的氣相外延生長(zhǎng)。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】
如下：蹄簡(jiǎn)隸外延生長(zhǎng)用的多功能石墨舟具體結(jié)構(gòu)如附圖1~5所 示，它石墨底座1、石墨蓋板2、石墨掩片3、石墨墊片4四個(gè)部件組成，該些部件均采用 99. 99999 %的高純石墨制作，石墨最小顆粒為5um。
[0010] 1.所述的石墨底座1是一個(gè)可W放置多片襯底的石墨舟，尺寸可W根據(jù)襯底6大 小不同進(jìn)行設(shè)計(jì)，該石墨舟可W-次放入多片、不同尺寸的襯底6,對(duì)石墨底座1的四個(gè)角 進(jìn)行有弧度倒角處理，方便取放襯底6。根據(jù)等溫氣相外延設(shè)備的溫場(chǎng)可W放置多片襯底 6,襯底6尺寸可W控制在~30mm*30mm。
[0011] 2.所述的石墨蓋板2是根據(jù)石墨底座尺寸設(shè)計(jì)的石墨蓋板，該石墨蓋板帶有螺 絲，放置在襯底和石墨掩片3或石墨墊片4的上方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,處在石墨舟的最頂部， 可W對(duì)石墨底座1進(jìn)行密封。
[001引 3.所述的石墨掩片3是正方形結(jié)構(gòu)、與石墨底座1放置襯底6的大小相匹配，置于 襯底6下方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,厚度1mm。石墨掩片3內(nèi)部可開(kāi)不同形狀的孔，有圓形、S角 形、正方形。該石墨掩片3可W實(shí)現(xiàn)不同形狀的異型外延薄膜生長(zhǎng)，為蹄簡(jiǎn)隸選擇區(qū)域生長(zhǎng) 奠定基礎(chǔ)，為蹄簡(jiǎn)隸外延材料后期器件制作提供可能。
[001引 4.所述的石墨墊片4是正方形結(jié)構(gòu)、與石墨底座1放置襯底6的大小相匹配，置于 襯底6下方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,厚度1mm。石墨墊片4內(nèi)部可開(kāi)不同形狀的淺槽，淺槽厚度為 0. 5mm，方便放置不同規(guī)格襯底。常規(guī)石墨墊片只能放標(biāo)準(zhǔn)尺寸的襯底，而對(duì)于異型襯底無(wú) 法進(jìn)行外延，該石墨墊片4通過(guò)開(kāi)異型結(jié)構(gòu)的淺槽，將異型襯底6置于石墨墊片4上，將其 生長(zhǎng)面正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,可W實(shí)現(xiàn)不同尺寸異型襯底的蹄簡(jiǎn)隸氣相外延。當(dāng)襯底尺寸不規(guī)則 時(shí)，可W通過(guò)石墨墊片4的設(shè)計(jì)，在大襯底槽里同樣實(shí)現(xiàn)小襯底的外延。
[0014] 本發(fā)明滲雜型氣相外延的優(yōu)點(diǎn)在于：它可W解決放入多片、不同尺寸，不同形狀的 蹄簡(jiǎn)隸外延薄膜生長(zhǎng)W及不同尺寸、異型襯底的外延。該方法可W應(yīng)用于短波、中波和長(zhǎng)波 蹄簡(jiǎn)隸等溫氣相外延領(lǐng)域W及蹄簡(jiǎn)隸選擇區(qū)域生長(zhǎng)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為石墨舟結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖2為石墨底座1側(cè)視（a)及俯視化）結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖3為石墨蓋板2結(jié)構(gòu)圖，其中圖（a)是的石墨蓋板結(jié)構(gòu)圖，圖化）是 25mm*25mm的石墨蓋板結(jié)構(gòu)圖。
[001引圖4為石墨掩片3結(jié)構(gòu)圖，其中圖（a)是S角型石墨掩片結(jié)構(gòu)圖，圖化）是圓型石 墨掩片結(jié)構(gòu)圖，圖（C)是方形石墨掩片結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖5為石墨墊片4結(jié)構(gòu)圖，其中圖（a)是小型襯底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖，圖化）是中型 襯底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖，圖（C)是大型襯底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] W同時(shí)外延尺寸為和25mm*25mm兩種蹄銅隸薄膜為例。
[0021] 具體過(guò)程如下：
[0022] 1.圖1是石墨舟結(jié)構(gòu)圖，該石墨舟由S個(gè)外延槽構(gòu)成，可W同時(shí)進(jìn)行S片蹄簡(jiǎn)隸 外延片的生長(zhǎng)；一片和兩片25mm*25mm。石墨底座1的最底部放置蹄銅隸源5， 往上依次為石墨掩片3或石墨墊片4,然后是襯底6,最后是石墨蓋板2,對(duì)石墨底座（1)進(jìn) 行密封。
[0023] 2.圖2a是石墨底座1側(cè)視結(jié)構(gòu)圖，該石墨底座1有S個(gè)外延槽構(gòu)成，是石墨舟的 核屯、部分，可同時(shí)進(jìn)行S片蹄簡(jiǎn)隸外延片的生長(zhǎng)，圖化是石墨底座1俯視結(jié)構(gòu)圖，在石墨底 座1放置襯底6處W及石墨蓋板2處均進(jìn)行四角有弧度的倒角設(shè)計(jì)，該弧度方便對(duì)襯底6 進(jìn)行取放。
[0024] 3.圖3是石墨蓋板2結(jié)構(gòu)圖，可根據(jù)襯底6尺寸的大小選擇不同尺寸的石墨蓋板 2。圖3a為的石墨蓋板結(jié)構(gòu)圖，圖3b為25mm*25mm的石墨蓋板結(jié)構(gòu)圖，將其放 置在圖1中的襯底6的上方。石墨蓋板2上分別開(kāi)兩個(gè)螺釘，對(duì)石墨座1進(jìn)行最后的密封。 [002引 4.圖4是石墨掩片3結(jié)構(gòu)圖，厚度為1mm，石墨掩片3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)W 襯 底為例，分別設(shè)計(jì)了圖4a S角型石墨掩片結(jié)構(gòu)圖、圖4b圓型石墨掩片結(jié)構(gòu)圖和圖4c方形 石墨掩片結(jié)構(gòu)圖。將該個(gè)石墨掩片3放在襯底6下方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,該樣既可實(shí)現(xiàn)不同 形狀的蹄簡(jiǎn)隸氣相外延。也可W根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)各種開(kāi)孔形狀，W實(shí)現(xiàn)異型外延形貌的 生長(zhǎng)。石墨掩片3為蹄簡(jiǎn)隸選擇區(qū)域生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)，并為蹄簡(jiǎn)隸外延材料后期器件制作 提供可能。5圖5是不同規(guī)格的石墨墊片4結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)該石墨墊片4的設(shè)計(jì)可W實(shí)現(xiàn)不 同尺寸異型襯底的放置。圖5a是小型襯底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖，將該個(gè)石墨墊片4放在襯底6 下方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,該樣既可實(shí)現(xiàn)在的槽里進(jìn)行W及3. 5mm*3. 5mm 襯底的外延，圖化是中型襯底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖，將該個(gè)石墨墊片4放在襯底6下方，正對(duì) 蹄簡(jiǎn)隸源5,該樣既可實(shí)現(xiàn)在的槽里進(jìn)行襯底的外延，圖5c是大型襯 底石墨墊片結(jié)構(gòu)圖，將該個(gè)石墨墊片4放在襯底6下方，正對(duì)蹄簡(jiǎn)隸源5,該樣既可實(shí)現(xiàn)在 25mm*25mm的槽里進(jìn)行襯底的外延。圖5a~圖5c的石墨墊片4厚度均為1mm， 內(nèi)部開(kāi)的槽均為淺槽，槽深0. 5mm，便于放置異型襯底，使襯底6不會(huì)落入蹄簡(jiǎn)隸源5內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于碲鎘汞氣相外延生長(zhǎng)的多功能石墨舟，該石墨舟由石墨底座（I)、石墨蓋 板（2)、石墨掩片（3)、石墨墊片（4)組成，其特征在于： 所述的石墨底座（1)是一個(gè)放置多片襯底的石墨舟，尺寸可以根據(jù)襯底（6)大小進(jìn)行 設(shè)計(jì)，對(duì)石墨底座（1)的四個(gè)角進(jìn)行有弧度倒角處理，方便取放襯底（6); 所述的石墨掩片（3)是一個(gè)厚度為1mm正方形薄片，與石墨底座（1)放置襯底的大小 相匹配，石墨掩片（3)內(nèi)部開(kāi)不同形狀的孔，有圓形、三角形或正方形來(lái)實(shí)現(xiàn)不同形狀的異 型外延薄膜生長(zhǎng)； 所述的石墨墊片（4)是一個(gè)厚度為1mm正方形薄片，與石墨底座（1)放置襯底（6)的 大小相匹配，石墨墊片（4)內(nèi)部開(kāi)有不同形狀的淺槽，淺槽厚度為0.5_，各種異型襯底（6) 置于石墨墊片（4)上相應(yīng)形狀的淺槽上； 所述的石墨底座（1)下部安放碲鎘汞源（5)，石墨掩片（3)或石墨墊片（4)放置在碲鎘 汞源（5)上方，襯底（6)放置在石墨掩片（3)或石墨墊片（4)上，石墨蓋板⑵由螺絲固定 在石墨舟的最頂部，對(duì)石墨底座（1)密封。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于碲鎘汞氣相外延生長(zhǎng)的多功能石墨舟，其特征在 于：所述的石墨底座（1)、石墨蓋板（2)、石墨掩片（3)、石墨墊片（4)均采用99. 99999%的 高純石墨制作，石墨最小顆粒為5um。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于碲鎘汞氣相外延的多功能石墨舟，該石墨舟由石墨底座、石墨蓋板、石墨掩片、石墨墊片四本部分組成，石墨掩片和石墨墊片可分別放入石墨底座內(nèi)，石墨蓋板置于石墨掩片和石墨墊片上部，對(duì)石墨底座進(jìn)行密封。該石墨舟可以用于碲鎘汞氣相外延生長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)多片(襯底尺寸可以控制在10mm*10mm～30mm*30mm)、異型形貌(如長(zhǎng)方形、圓形、三角形、環(huán)形等)、異型尺寸(各種不規(guī)則尺寸襯底)的碲鎘汞氣相外延生長(zhǎng)。為碲鎘汞選擇區(qū)域生長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)，該方法可以應(yīng)用于短波、中波和長(zhǎng)波碲鎘汞等溫氣相外延領(lǐng)域。
【IPC分類】C30B29-46, C30B25-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104630883
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410748474
【發(fā)明人】王仍, 焦翠靈, 徐國(guó)慶, 陸液, 張可鋒, 張莉萍, 林杏潮, 杜云辰, 邵秀華
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日