專利名稱：磷鍺鋅多晶體的合成方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三元化合物半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種磷鍺鋅多晶體的制備方法。
背景技術(shù)：
目前有望在3μm～5μm中紅外波段應(yīng)用的材料主要是AgGaS2和AgGaSe2晶體，然而由于它們的熱導(dǎo)率較低，光損傷閾值不高，受到高功率應(yīng)用的限制。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，磷鍺鋅(ZnGeP2，簡稱ZGP)晶體不僅非線性光學(xué)系數(shù)大，品質(zhì)因素高，而且熱導(dǎo)率、光損傷閾值高，是可通過光參量振蕩產(chǎn)生3μm～5μm激光、輸出功率達(dá)10W以上性能優(yōu)異的非線性光學(xué)材料，在紅外激光武器、紅外制導(dǎo)、紅外測距、紅外遙控、激光雷達(dá)、同位素分離、大氣監(jiān)測等領(lǐng)域有廣泛而重要的用途。
ZnGeP2多晶體的合成方法主要為直接合成法，即以高純(6N)Zn、Ge、P為原料，直接進(jìn)行化合反應(yīng)而得到ZnGeP2多晶體。然而，在ZnGeP2多晶合成過程中，由于P和Zn的蒸氣壓高(P在530℃時(shí)為12.1atm；Zn在1030℃時(shí)為4atm)，極易引起坩堝爆炸，產(chǎn)生易燃劇毒的白磷；Zn和P的熱蒸氣會形成高熔點(diǎn)的二元Zn2P3和ZnP2夾雜物等。所有這些，制約了高純單相ZnGeP2多晶體的獲得，使之不能滿足ZGP單晶生長和器件制作的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種合成磷鍺鋅多晶體的新方法，此種方法不僅能避免高蒸氣壓物質(zhì)劇烈化合反應(yīng)造成的容器爆炸，而且能排除熔體內(nèi)的殘留雜質(zhì)，促進(jìn)高純單相磷鍺鋅多晶體的形成。本發(fā)明的又一目的是提供與所述方法配套使用的專用設(shè)備。
本發(fā)明的技術(shù)方案是根據(jù)原料鋅(Zn)、鍺(Ge)、磷(P)的特點(diǎn)及容器爆炸機(jī)理(P和Zn的蒸氣壓高，P在530℃時(shí)蒸氣壓為12.1atm，Zn在1030℃時(shí)蒸氣壓為4atm)和合成產(chǎn)物純化、單相的要求所設(shè)計(jì)的制備方法，工藝采用兩溫區(qū)適時(shí)溫度監(jiān)控、磷氣相輸運(yùn)和機(jī)械振蕩、溫度振蕩相結(jié)合新方法，原料采用高純度(6N)的Zn、Ge、P，配料的摩爾比為鋅∶鍺∶磷＝1∶1∶2，磷的加入量在按上述摩爾比計(jì)算出的重量基礎(chǔ)上增加0.05～0.1％，以彌補(bǔ)裝料和合成過程中磷的損失，在具體配料時(shí)，若合成量大則磷的增加量偏下限，反之磷的增加量偏上限。合成工藝步驟如下①坩堝的清洗與干燥將清洗液注入坩堝反復(fù)清洗至干凈為止，清洗后的坩堝進(jìn)行干燥處理，完全去除其內(nèi)部的水蒸氣，上述坩堝由本體和進(jìn)料管構(gòu)成，本體為兩端封閉的石英玻璃管，其一端為A，另一端為B，在距本體B端端部的長度為x處設(shè)置有凹槽，該凹槽的深度h為本體內(nèi)徑d的1/2～2/3，進(jìn)料管相貫在距本體B端端部長度為x的部段內(nèi)，其進(jìn)料口與凹槽槽口方向相反，其軸線與本體軸線的夾角β為45～70°，材料為石英玻璃；②裝料首先將稱量好的鍺和鋅裝入坩堝本體遠(yuǎn)離凹槽的A端，然后將稱量好的磷裝入坩堝本體的B端，使其位于本體B端端壁與凹槽壁所圍成的區(qū)域內(nèi)，抽真空除氣，在≤10-3Pa下封結(jié)坩堝；③合成A、合成在可轉(zhuǎn)動和傾斜的兩溫區(qū)管式爐中進(jìn)行，首先將裝有原料并封結(jié)的坩堝放入水平放置的爐內(nèi)，放置方式是使裝有鍺和鋅的A端位于高溫區(qū)，裝有磷的B端位于低溫區(qū)，與磷接觸的本體凹槽的外壁處為溫度監(jiān)測點(diǎn)，B、將管式爐高溫區(qū)的溫度以2～3℃/min升至1000℃～1020℃、低溫區(qū)的溫度以1～2℃/min升至525℃～535℃，通過溫度監(jiān)測與調(diào)控保持上述溫場分布，直至磷以氣相的形態(tài)從坩堝的B端全部輸運(yùn)到坩堝的A端與鍺、鋅進(jìn)行反應(yīng)為止，C、將管式爐兩溫區(qū)的溫度都升高到1050℃～1070℃，保溫30小時(shí)～36小時(shí)，保溫的同時(shí)轉(zhuǎn)動爐體進(jìn)行機(jī)械振蕩，使坩堝內(nèi)物料充分混合反應(yīng)，保溫完畢旋轉(zhuǎn)爐體使坩堝原盛裝磷的B端垂直向上，完成磷、鍺、鋅的合成反應(yīng)，D、合成反應(yīng)完成后，在1060℃與950℃之間多次溫度振蕩，直至消除熔體中富余的磷蒸汽為止，然后，以1～2℃/min冷卻至室溫。
為實(shí)施上述方法專門設(shè)計(jì)的坩堝，其結(jié)構(gòu)已在所述方法的步驟①中予以描述，坩堝本體上設(shè)置的凹槽的長度y優(yōu)選20mm～30mm；距本體B端端部的長度x為本體的長度l的1/10～1/7。
與上述方法配套的兩溫區(qū)管式爐，包括爐體、安裝在爐體上的加熱元件、與爐體鉸接的支架、防爆監(jiān)測熱偶、低溫區(qū)控溫?zé)崤?、高溫區(qū)控溫?zé)崤?、監(jiān)測用控溫儀、低溫區(qū)加熱控溫儀和高溫區(qū)加熱控溫儀；加熱元件沿爐體的軸向分布且連接成兩組獨(dú)立的加熱體系，一組加熱體系為爐子的低溫區(qū)供熱，另一組加熱體系為爐子的高溫區(qū)供熱；防爆監(jiān)測熱偶的感溫端安裝在與磷接觸的坩堝本體凹槽的外壁C處，其另一端與監(jiān)測用控溫儀表連接；低溫區(qū)控溫?zé)崤嫉母袦囟税惭b在爐內(nèi)低溫區(qū)，且位于與防爆監(jiān)測熱偶的感溫端相對應(yīng)處D，其另一端與低溫區(qū)加熱控溫儀中的控溫儀表連接；高溫區(qū)控溫?zé)崤及惭b在爐內(nèi)高溫區(qū)，且位于坩堝本體裝有鍺和鋅的部段相對應(yīng)處E，其另一端與高溫區(qū)加熱控溫儀中的控溫儀表連接；低溫區(qū)加熱控溫儀的加熱回路與安裝在爐體低溫區(qū)的加熱元件連接，高溫區(qū)加熱控溫儀的加熱回路與安裝在爐體高溫區(qū)的加熱元件連接。
在合成初期，為了防止坩堝爆炸，必須將所述兩溫區(qū)管式爐中低溫區(qū)的溫度控制在525℃～535℃、高溫區(qū)的溫度控制在1000℃～1020℃，溫度調(diào)控既可手動操作，也可配置防爆溫度自動控制器。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的防爆溫度自動控制器，包括硅穩(wěn)壓管、二極管、限流電阻和繼電器；繼電器主要由加有鐵芯的電磁線圈、觸點(diǎn)I和觸點(diǎn)II組成；硅穩(wěn)壓管反向連接在加有鐵芯的電磁線圈與監(jiān)測用溫度控溫儀表之間，二極管的負(fù)極與低溫區(qū)加熱控溫儀中的控溫儀表連接，其正極與加有鐵芯的電磁線圈另一端連接，限流電阻并接在加有鐵芯的電磁線圈兩端，上述各元件及其連接方式形成控制回路；繼電器的觸點(diǎn)I與高溫區(qū)加熱回路與控溫儀表中的控溫儀表連接，繼電器的觸點(diǎn)II與電源連接。
本發(fā)明具有以下有益效果1、使用設(shè)置有凹槽結(jié)構(gòu)的坩堝進(jìn)行合成，能夠有效阻止磷原料的滑移，與合成初期所采用的兩溫區(qū)實(shí)時(shí)控溫相結(jié)合，保證了磷以氣相的形態(tài)安全地從坩堝的B端全部輸運(yùn)到坩堝的A端與鍺、鋅進(jìn)行反應(yīng)，解決了合成時(shí)坩堝易爆炸的技術(shù)難題。
2、合成所采用的原料及原料的富磷配方為制備高純、單相的ZnGeP2多晶體提供了基礎(chǔ)保證，合成后期的機(jī)械振蕩和溫度振蕩為制備高純、單相的ZnGeP2多晶體提供了工藝保證，因而合成產(chǎn)物為高純、單相的ZnGeP2多晶體。
3、兩溫區(qū)管式爐的結(jié)構(gòu)，便于合成時(shí)溫度的監(jiān)測與控制，以及合成時(shí)的機(jī)械振蕩。
4、防爆溫度自動控制器能根據(jù)合成反應(yīng)進(jìn)程適時(shí)自動調(diào)節(jié)加熱功率，不僅保證了合成初期所需的溫度場，而且簡化了操作。


圖1是本發(fā)明所提供的坩堝的一種結(jié)構(gòu)圖；圖2是坩堝裝料并封結(jié)后的一種示意圖；
圖3是發(fā)明所提供的兩溫區(qū)管式爐爐體與支架的組裝示意圖；圖4是合成時(shí)裝料坩堝與兩溫區(qū)管式爐的組裝圖及爐內(nèi)的溫場分布圖；圖5是防爆溫度自動控制器的結(jié)構(gòu)示意圖，繼電器兩觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)；圖6是圖5中的防爆溫度自動控制器的另一種結(jié)構(gòu)狀態(tài)圖，繼電器兩觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)；圖7是合成產(chǎn)物ZnGeP2多晶體的X射線衍射譜圖。
圖中，1-本體、2-進(jìn)料管、3-進(jìn)料口、4-鍺和鋅、5-磷、6-爐體、7-支架、8-鉸鏈、9-加熱元件、10-防爆監(jiān)測熱偶、11-低溫區(qū)控溫?zé)崤肌?2-高溫區(qū)控溫?zé)崤肌?3-監(jiān)測用控溫儀、14-低溫區(qū)加熱控溫儀、15-高溫區(qū)加熱控溫儀、16-硅穩(wěn)壓管、17-二極管、18-限流電阻、19-繼電器(19-1加有鐵芯的電磁線圈、19-2觸點(diǎn)I、19-3觸點(diǎn)II)、20-電源、I-合成初期溫場分布曲線、II-合成后期溫場分布曲線。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1合成用坩堝本實(shí)施例中，合成用坩堝的形狀和結(jié)構(gòu)如圖1所示，由本體1和進(jìn)料管2構(gòu)成，本體1為內(nèi)徑28mm、長度400mm的兩端封閉的石英玻璃管，其一端為A，另一端為B，在距本體B端端部的長度為45mm處設(shè)置有凹槽，該凹槽的長度y為25mm、深度h為本體內(nèi)徑d的1/2，進(jìn)料管2相貫在距本體B端端部長度為45mm的部段內(nèi)，其進(jìn)料口3與凹槽槽口方向相反，其軸線與本體軸線的夾角β為60°，材料為石英玻璃。
實(shí)施例2合成用兩溫區(qū)管式爐本實(shí)施例中，合成用兩溫區(qū)管式爐的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，包括爐體6、安裝在爐體上的加熱元件9、通過鉸鏈8與爐體鉸接的支架7、防爆監(jiān)測熱偶10、低溫區(qū)控溫?zé)崤?1、高溫區(qū)控溫?zé)崤?2、監(jiān)測用控溫儀13、低溫區(qū)加熱控溫儀14、高溫區(qū)加熱控溫儀15和防爆溫度自動控制器。上述構(gòu)件的組裝方式如下加熱元件9沿爐體的軸向分布且連接成兩組獨(dú)立的加熱體系，一組加熱體系為爐子的低溫區(qū)供熱，另一組加熱體系為爐子的高溫區(qū)供熱；防爆監(jiān)測熱偶10的感溫端安裝在與磷接觸的坩堝本體凹槽的外壁C處，其另一端與監(jiān)測用控溫儀13連接；低溫區(qū)控溫?zé)崤?1的感溫端安裝在爐內(nèi)裝有磷5部段的低溫區(qū)，且位于與防爆監(jiān)測熱偶10的感溫端相對應(yīng)處D，其另一端與低溫區(qū)加熱控溫儀14中的控溫儀表連接；
高溫區(qū)控溫?zé)崤及惭b在爐內(nèi)高溫區(qū)，且位于坩堝本體裝有鍺和鋅4的部段相對應(yīng)處E，其另一端與高溫區(qū)加熱控溫儀15中的控溫儀表連接；低溫區(qū)加熱控溫儀14中的加熱回路與安裝在爐體低溫區(qū)的加熱元件9連接，高溫區(qū)加熱控溫儀15中的加熱回路與安裝在爐體高溫區(qū)的加熱元件9連接；防爆溫度自動控制器的結(jié)構(gòu)如圖5、圖6所示，包括硅穩(wěn)壓管16、二極管17、限流電阻18和繼電器19，繼電器19主要由加有鐵芯的電磁線圈19-1、觸點(diǎn)I 19-2和觸點(diǎn)II 19-3組成；硅穩(wěn)壓管16反向連接在加有鐵芯的電磁線圈19-1與監(jiān)測用溫度控溫儀表13之間，二極管17的負(fù)極與低溫區(qū)加熱控溫儀14中的控溫儀表連接，其正極與加有鐵芯的電磁線圈19-1另一端連接，限流電阻18并接在加有鐵芯的電磁線圈19-1兩端，上述各元件及其連接方式形成控制回路；繼電器的觸點(diǎn)I 19-2與高溫區(qū)加熱控溫儀15中的控溫儀表連接，繼電器的觸點(diǎn)II 19-2與電源20連接。
下面結(jié)合圖4、圖5和圖6說明防爆溫度自動控制器的工作原理裝料坩堝與兩溫區(qū)管式爐的組裝方式如圖4所示，合成初期，兩溫區(qū)管式爐爐體水平放置，坩堝本體裝有鍺和鋅4的A端位于高溫區(qū)，裝有磷5的B端位于低溫區(qū)，與磷接觸的本體凹槽的外壁處C為溫度監(jiān)測點(diǎn)，與C對應(yīng)的D處為低溫區(qū)溫度控制點(diǎn)，與鍺和鋅4的部段相對應(yīng)E點(diǎn)為高溫區(qū)溫度控制點(diǎn)。
若C點(diǎn)與D點(diǎn)溫度相同，如圖5所示，監(jiān)測用控溫儀13-硅穩(wěn)壓管16-限流電阻18-二極管17-低溫區(qū)加熱控溫儀14-監(jiān)測用控溫儀13回路無電流通過，繼電器19的觸點(diǎn)I 19-2和觸點(diǎn)II 19-3閉合，管式爐高溫區(qū)的加熱回路閉合，從而保持高溫區(qū)熱量的供給；當(dāng)反應(yīng)劇烈導(dǎo)致C點(diǎn)溫度快速上升時(shí)，監(jiān)測用控溫儀13、低溫區(qū)加熱控溫儀14的控溫儀表之間會形成一個正電勢差ΔV，ΔV與C點(diǎn)與D點(diǎn)的溫差成正比，當(dāng)其超過6.0伏時(shí)，使硅穩(wěn)壓管16反向?qū)?，于是監(jiān)測用控溫儀13-硅穩(wěn)壓管16-限流電阻18-二極管17-低溫區(qū)加熱控溫儀14-監(jiān)測用控溫儀13回路形成電流，在加有鐵芯的電磁線圈19-1中產(chǎn)生磁場，將觸點(diǎn)I 19-2吸起，使繼電器處于斷開狀態(tài)，切斷高溫爐的加熱電流(如圖6所示)，使管式爐高溫區(qū)溫度降低，減緩化學(xué)反應(yīng)的劇烈程度，從而使C點(diǎn)溫度下降，P的蒸汽壓隨之降低，達(dá)到防爆的目的；當(dāng)C點(diǎn)的溫度下降后，ΔV隨之減小到硅穩(wěn)壓管16的反向?qū)妷褐?，監(jiān)測用控溫儀13-硅穩(wěn)壓管16-限流電阻18-二極管17-低溫區(qū)加熱控溫儀14-監(jiān)測用控溫儀13回路斷開，限流電阻18-電磁線圈19-1-限流電阻18回路無電流通過，繼電器觸點(diǎn)I 19-2和觸點(diǎn)II 19-3閉合，重新開始對管式爐高溫區(qū)加熱供熱，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了對合成爐的防爆自動控制。
上述自動控制的優(yōu)點(diǎn)還在于硅穩(wěn)壓管16必須要在一定的ΔV下才能反向?qū)óa(chǎn)生控制信號，切斷管式爐高溫區(qū)的加熱通路，C點(diǎn)與D點(diǎn)之間較小的溫度波動所產(chǎn)生的較小的ΔV不會導(dǎo)致硅穩(wěn)壓管16的反向?qū)?，再有，若TC＜TD，即C點(diǎn)溫度低于D點(diǎn)溫度，由于二極管17具有反向截止的功能，也不會使加有鐵芯的電磁線圈19-1中產(chǎn)生磁場而切斷管式爐高溫區(qū)的加熱通路。
實(shí)施例3合成方法本實(shí)施例中，采用的原料鋅(Zn)、鍺(Ge)、磷(P)均為6N級，配料時(shí)，各原料的摩爾比為鋅∶鍺∶磷＝1∶1∶2，根據(jù)上述比例適當(dāng)富磷進(jìn)行配料鋅8.87481克，鍺9.85581克，磷8.41137克。合成所用坩堝為實(shí)施例1所述坩堝；合成所用管式爐為實(shí)施例2所述兩溫區(qū)管式爐。
合成工藝步驟如下1、坩堝清洗與干燥用自來水浸濕沖洗坩堝內(nèi)壁后，注入氫氟酸洗液浸泡3～5分鐘，然后用自來水沖洗至中性，置于超聲波清洗槽中振蕩清洗8～10分鐘，再用高阻去離子水反復(fù)沖洗干凈即可。將清洗后的坩堝瀝干水跡，置于低真空機(jī)械泵上，在外部加熱的條件下(加熱溫度控制在130℃)進(jìn)行抽吸，去除坩堝內(nèi)部的水蒸氣后，取下備用；2、裝料首先將稱量好的鍺和鋅4裝入坩堝本體遠(yuǎn)離凹槽的A端，然后將稱量好的磷5裝入坩堝本體的B端，使其位于本體B端端壁與凹槽壁所圍成的區(qū)域內(nèi)，裝料完畢后抽真空除氣，于10-3Pa真空度下封結(jié)，如圖2所示。
3、合成A、首先將裝有原料并封結(jié)的坩堝放入水平放置的爐內(nèi)，放置方式是使裝有鍺和鋅4的A端位于高溫區(qū)，裝有磷5的B端位于低溫區(qū)，與磷接觸的本體凹槽的外壁處為溫度監(jiān)測點(diǎn)，如圖4所述；B、將管式爐高溫區(qū)的溫度以3℃/min升至1000℃、低溫區(qū)的溫度以2℃/min升至525℃，通過實(shí)施例2所述的溫度監(jiān)測與調(diào)控保持上述溫場分布，直至磷以氣相的形態(tài)從坩堝的B端全部輸運(yùn)到坩堝的A端與鍺、鋅進(jìn)行反應(yīng)為止；C、將管式爐高溫區(qū)的溫度以2℃/min升高到1060℃，再將管式爐低溫區(qū)的溫度以2℃/min升至1060℃，，保溫32小時(shí)，保溫的同時(shí)轉(zhuǎn)動爐體6進(jìn)行機(jī)械振蕩，使坩堝內(nèi)物料充分混合反應(yīng)，保溫完畢旋轉(zhuǎn)爐體6使坩堝原盛裝磷5的B端垂直向上，完成磷、鍺、鋅的合成反應(yīng)；D、合成反應(yīng)完成后，在1060℃與950℃之間進(jìn)行8～10次溫度振蕩，消除熔體中富余的磷蒸汽，然后，以2℃/min冷卻至室溫。
本實(shí)施例所合成的ZnGeP2多晶體高純、單相，其分析結(jié)果如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種磷鍺鋅多晶體的合成方法，以高純度的磷、鍺、鋅為原料，配料的摩爾比為鋅∶鍺∶磷＝1∶1∶2，磷的加入量在按上述摩爾比計(jì)算出的重量基礎(chǔ)上增加0.05～0.1％，工藝步驟如下①坩堝的清洗與干燥將清洗液注入坩堝反復(fù)清洗至干凈為止，清洗后的坩堝進(jìn)行干燥處理，完全去除其內(nèi)部的水蒸氣，上述坩堝由本體(1)和進(jìn)料管(2)構(gòu)成，本體(1)為兩端封閉的石英玻璃管，其一端為A，另一端為B，在距本體B端端部的長度為x處設(shè)置有凹槽，該凹槽的深度h為本體內(nèi)徑d的1/2～2/3，進(jìn)料管(2)相貫在距本體B端端部長度為x的部段內(nèi)，其進(jìn)料口(3)與凹槽槽口方向相反，其軸線與本體軸線的夾角β為45～70°，材料為石英玻璃；②裝料首先將稱量好的鍺和鋅裝入坩堝本體遠(yuǎn)離凹槽的A端，然后將稱量好的磷裝入坩堝本體的B端，使其位于本體B端端壁與凹槽壁所圍成的區(qū)域內(nèi)，抽真空除氣，在≤10-3Pa下封結(jié)坩堝；③合成A、合成在可轉(zhuǎn)動和傾斜的兩溫區(qū)管式爐中進(jìn)行，首先將裝有原料并封結(jié)的坩堝放入水平放置的爐內(nèi)，放置方式是使裝有鍺和鋅的A端位于高溫區(qū)，裝有磷的B端位于低溫區(qū)，與磷接觸的本體凹槽的外壁處為溫度監(jiān)測點(diǎn)，B、將管式爐高溫區(qū)的溫度以2～3℃/min升至1010℃～1040℃，低溫區(qū)的溫度以1～2℃/min升至525℃～535℃、通過溫度監(jiān)測與調(diào)控保持上述溫場分布，直至磷以氣相的形態(tài)從坩堝的B端全部輸運(yùn)到坩堝的A端與鍺、鋅進(jìn)行反應(yīng)為止，C、將管式爐兩溫區(qū)的溫度都升高到1050℃～1070℃，保溫30小時(shí)～36小時(shí)，保溫的同時(shí)轉(zhuǎn)動爐體進(jìn)行機(jī)械振蕩，使坩堝內(nèi)物料充分混合反應(yīng)，保溫完畢旋轉(zhuǎn)爐體使坩堝原盛裝磷的B端垂直向上，完成磷、鍺、鋅的合成反應(yīng)，D、合成反應(yīng)完成后，在1060℃與950℃之間多次溫度振蕩，直至消除熔體中富余的磷蒸汽為止，然后，以1～2℃/min冷卻至室溫。
2.一種為實(shí)施權(quán)利要求1所述的方法而專門設(shè)計(jì)的坩堝，其特征在于由本體(1)和進(jìn)料管(2)構(gòu)成，本體(1)為兩端封閉的石英玻璃管，其一端為A，另一端為B，在距本體B端端部的長度為x處設(shè)置有凹槽，該凹槽的深度h為本體內(nèi)徑d的1/2～2/3，進(jìn)料管(2)相貫在距本體B端端部長度為x的部段內(nèi)，其進(jìn)料口(3)與凹槽槽口方向相反，其軸線與本體軸線的夾角β為45～70°，材料為石英玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的坩堝，其特征在于凹槽的長度y為20mm～30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的坩堝，其特征在于距本體B端端部的長度x為本體(1)的長度l的1/10～1/7。
5.一種為實(shí)施權(quán)利要求1所述的方法而專門設(shè)計(jì)的兩溫區(qū)管式爐，包括爐體(6)、安裝在爐體上的加熱元件(9)、與爐體鉸接的支架(7)，加熱元件(9)沿爐體的軸向分布且連接成兩組獨(dú)立的加熱體系，一組加熱體系為爐子的低溫區(qū)供熱，另一組加熱體系為爐子的高溫區(qū)供熱，其特征在于還包括防爆監(jiān)測熱偶(10)、低溫區(qū)控溫?zé)崤?11)、高溫區(qū)控溫?zé)崤?12)、監(jiān)測用控溫儀(13)、低溫區(qū)加熱控溫儀(14)、高溫區(qū)加熱控溫儀(15)，防爆監(jiān)測熱偶(10)的感溫端安裝在與磷接觸的坩堝本體凹槽的外壁C處，其另一端與監(jiān)測用控溫儀(13)連接，低溫區(qū)控溫?zé)崤?11)的感溫端安裝在爐內(nèi)低溫區(qū)，且位于與防爆監(jiān)測熱偶(10)的感溫端相對應(yīng)處D，其另一端與低溫區(qū)加熱控溫儀(14)中的控溫儀表連接，高溫區(qū)控溫?zé)崤?12)安裝在爐內(nèi)高溫區(qū)，且位于坩堝本體裝有鍺和鋅的部段相對應(yīng)處E，其另一端與高溫區(qū)加熱控溫儀(15)中的控溫儀表連接，低溫區(qū)加熱控溫儀(14)中的加熱回路與安裝在爐體低溫區(qū)的加熱元件(9)連接，高溫區(qū)加熱控溫儀(15)中的加熱回路與安裝在爐體高溫區(qū)的加熱元件(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩溫區(qū)管式爐，其特征在于還包括防爆溫度自動控制器，所述防爆溫度自動控制器包括硅穩(wěn)壓管(16)、二極管(17)、限流電阻(18)和繼電器(19)，繼電器(19)主要由加有鐵芯的電磁線圈(19-1)、觸點(diǎn)I(19-2)和觸點(diǎn)II(19-3)組成，硅穩(wěn)壓管(16)反向連接在加有鐵芯的電磁線圈(19-1)與監(jiān)測用溫度控溫儀表(13)之間，二極管(17)的負(fù)極與低溫區(qū)加熱控溫儀(14)中的控溫儀表連接，其正極與加有鐵芯的電磁線圈(19-1)另一端連接，限流電阻(18)并接在加有鐵芯的電磁線圈(19-1)兩端，上述各元件及其連接方式形成控制回路，繼電器的觸點(diǎn)I(19-2)與高溫區(qū)加熱回路的控溫儀(15)中的控溫儀表連接，繼電器的觸點(diǎn)II(19-2)與電源20連接。
全文摘要
一種磷鍺鋅多晶體的合成方法，工藝采用兩溫區(qū)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控、磷氣相輸運(yùn)和機(jī)械振蕩、溫度振蕩相結(jié)合的新方法，原料采用高純度的Zn、Ge、P，配料的摩爾比為鋅∶鍺∶磷＝1∶1∶2，磷的加入量在按上述摩爾比計(jì)算出的重量基礎(chǔ)上增加0.05～0.1％。合成工藝步驟①坩堝的清洗與干燥；②裝料；③合成。合成所采用的坩堝由本體和進(jìn)料管構(gòu)成，本體為兩端封閉的石英玻璃管，本體的一端為A，另一端為B，在距本體B端端部的長度為x處設(shè)置有凹槽，該凹槽的深度h為本體內(nèi)徑d的1/2～2/3，進(jìn)料管相貫在距本體B端端部長度為x的部段內(nèi)，其進(jìn)料口與凹槽槽口方向相反，其軸線與本體軸線的夾角β為45°～70°。
文檔編號C30B29/10GK101050546SQ200710049050
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月9日
發(fā)明者趙北君, 朱世富, 何知宇, 陳觀雄 申請人:四川大學(xué)