一种籽晶托及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种籽晶托及其制备方法，涉及晶体制备技术领域。一种籽晶托，包括相互连接的底座和夹持组件，底座与夹持组件共同限定形成用于夹持籽晶的籽晶夹持槽。籽晶固定后位于底座与夹持组件之间，且籽晶远离底座的一侧能与夹持组件共同限定形成空腔。籽晶靠近底座的一侧能从底座露出以供晶体生长。由于籽晶与籽晶托的直接接触面积较小，籽晶也不与坩埚直接接触，使得获得的晶体各部分质量更为均一，获得的晶体的开裂几率更小。一种籽晶托的制备方法，包括：对表面带有二氧化硅的底座、夹持组件依次进行表面活化处理、亲水处理。表面活化处理的功率为60‑100w，氧气流量为60‑100ml/min，活化时间为20‑40分钟。

【技术实现步骤摘要】
一种籽晶托及其制备方法
本专利技术涉及晶体制备
，具体而言，涉及一种籽晶托及其制备方法。
技术介绍
气相晶体生长法是一种常用的晶体生长法，在ZnO、ZnSe、CdS等多种II-VI族化合物半导体单晶的生长中有重要应用。该方法通过加热使生长原料气化，利用温度场和气流将气相组分输运到坩埚低温端进行晶体生长。利用这种方法生长出的单晶体成分均一性、纯度和结晶质量较好，适合制作高品质的光电子器件。在气相晶体生长法中，往往在晶体生长区加入籽晶以提高单晶生长的成晶率。即在坩埚中晶体生长区域预先放置具有一定形状的单晶体做为籽晶，使源区物质气相输运到籽晶表面外延生长出新的单晶体。在籽晶气相生长法中，籽晶在坩埚中的放置和固定状态是籽晶气相法的关键技术要点，极大的影响获得的晶体的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种籽晶托，在籽晶气相生长法中，该籽晶托能够提高所获得的晶体的质量。本专利技术的另一目的在于提供一种上述籽晶托的制备方法，其能够将籽晶和籽晶托良好地固定在一起，便于晶体的稳定生长。本专利技术的实施例是这样实现的：一种籽晶托，用于夹持籽晶，其包括相互连接的底座和夹持组件。底座与夹持组件共同限定形成用于夹持籽晶的籽晶夹持槽。籽晶位于底座与夹持组件之间。且籽晶远离底座的一侧能与夹持组件共同限定形成空腔。籽晶靠近底座的一侧能从底座露出。在本专利技术的一种实施例中，底座设有第一通孔，部分籽晶能从第一通孔露出。在本专利技术的一种实施例中，夹持组件包括相互连接的第一固定件和第二固定件，第一固定件设有用于容纳籽晶的第二通孔，第一固定件与底座通过二氧化硅层键合连接。在本专利技术的一种实施例中，第一固定件远离底座的一侧与第二固定件通过二氧化硅层键合连接。在本专利技术的一种实施例中，第二固定件包括相互连接的支撑件和连接件，连接件设有第三通孔使得籽晶与支撑件之间能共同限定形成空腔。在本专利技术的一种实施例中，支撑件的一侧与连接件通过二氧化硅层键合连接，支撑件的另一侧与第一固定件通过二氧化硅层键合连接。在本专利技术的一种实施例中，底座、第一固定件、连接件、支撑件为硅片或石英片。在本专利技术的一种实施例中，第一通孔、第三通孔的直径均为10-55毫米，底座、连接件的厚度均为0.4-1毫米，第一固定件的厚度为0.4-2.5毫米，支撑件的厚度为0.4-1毫米。一种上述籽晶托的制备方法，包括：对表面带有二氧化硅的底座、夹持组件依次进行氧等离子体表面活化处理、亲水处理。表面活化处理的射频功率为60-100w，氧气流量为60-100ml/min，活化时间为20-40分钟。亲水处理采用0.5-2wt％的氢氧化钠溶液超声4-6分钟，再在去离子水下冲洗4-6分钟，最后用氮气吹干。在本专利技术的一种实施例中，将籽晶、亲水处理后的底座、亲水处理后的夹持组件组合后，再一起进行真空烧结，烧结温度为350-500℃，烧结时间为20-30小时，烧结压强为100-150Pa。另外，本实施例中，籽晶托的制备过程全部在超净间中进行，超净间的洁净度为万级及以上。本专利技术实施例至少具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例提供一种籽晶托，其主要用于夹持籽晶，由于夹持位置合适，该籽晶托能够提高籽晶上获得的晶体的质量(即品质)。该籽晶托主要包括相互连接的底座和夹持组件，底座与夹持组件共同限定形成用于夹持籽晶的籽晶夹持槽。籽晶夹持好以后，即位于该籽晶夹持槽内。籽晶固定以后是位于底座与夹持组件之间的，且籽晶远离底座的一侧能与夹持组件共同限定形成空腔，使得籽晶与夹持组件的接触面积仅仅只有一小部分，该侧大部分籽晶位于空腔内，不与夹持组件直接接触。籽晶靠近底座的一侧能从底座露出，以便于当带有籽晶的籽晶托放入坩埚内进行晶体生长时，晶体能够生长在籽晶靠近底座的一侧。当带有籽晶的籽晶托放入坩埚内后，由于籽晶托的夹持、固定作用，籽晶不会与坩埚直接接触。由于籽晶与籽晶托的直接接触面积较小，籽晶也不与坩埚直接接触，籽晶的有效生长部分悬空，实现无接触生长，使得获得的晶体各部分质量更为均一，获得的晶体的开裂几率更小。利用该籽晶托生长的晶体无应力集中现象、无开裂现象，生长过程中温度均匀，生长速率一致，且籽晶和生长晶体背面(指远离晶体生长面的一侧)均无挥发、无气孔，最终晶体质量更为均一。本专利技术实施例还提供一种上述籽晶的制备方法，主要包括以下步骤：对表面带有二氧化硅的底座、夹持组件依次进行氧等离子体表面活化处理、亲水处理，表面活化处理的射频功率为60-100w，氧气流量为60-100ml/min，活化时间为20-40分钟。亲水处理采用0.5-2wt％的氢氧化钠溶液超声4-6分钟，再在去离子水下冲洗4-6分钟，最后用氮气吹干。底座和夹持组件表面的二氧化硅可以是自身携带的，也可以是后期加工上去的一层二氧化硅。表面活化处理主要用于将二氧化硅的部分键打断，便于后期两层二氧化硅之间的顺利键合。亲水处理可以在二氧化硅表面形成羟基，有利于后期两层二氧化硅之间脱水缩合形成Si-O-Si键，达到形成二氧化硅键合层的目的。由于二氧化硅在高温下的稳定性，二氧化硅不会挥发进入晶体内，避免了采用其他粘结剂粘接底座和夹持组件时，粘结剂受热挥发进入晶体内，造成晶体开裂和晶体质量不均，达到提高晶体纯度的目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的籽晶托的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的籽晶托夹持了籽晶后的结构示意图；图3为本专利技术实施例1提供的籽晶托形成之前，底座、第一固定件、连接件和支撑件的结构示意图；图4为本专利技术实施例1提供的籽晶托与坩埚的连接结构示意图；图5为本专利技术实施例2提供的生长获得的晶体与籽晶的相对结构示意图；图6为本专利技术试验例提供的生长所得的氧化锌晶体的光学照片；图7为本专利技术试验例提供的氧化锌晶体的X射线衍射图谱。图标：100-籽晶托；102-空腔；110-底座；112-第一通孔；130-第一固定件；132-第二通孔；150-支撑件；170-连接件；172-第三通孔。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种籽晶托，用于夹持籽晶，其特征在于，包括相互连接的底座和夹持组件，所述底座与所述夹持组件共同限定形成用于夹持所述籽晶的籽晶夹持槽，所述籽晶位于所述底座与所述夹持组件之间，且所述籽晶远离所述底座的一侧能与所述夹持组件共同限定形成空腔，所述籽晶靠近所述底座的一侧能从所述底座露出。

【技术特征摘要】
1.一种籽晶托，用于夹持籽晶，其特征在于，包括相互连接的底座和夹持组件，所述底座与所述夹持组件共同限定形成用于夹持所述籽晶的籽晶夹持槽，所述籽晶位于所述底座与所述夹持组件之间，且所述籽晶远离所述底座的一侧能与所述夹持组件共同限定形成空腔，所述籽晶靠近所述底座的一侧能从所述底座露出。2.根据权利要求1所述的籽晶托，其特征在于，所述底座设有第一通孔，部分所述籽晶能从所述第一通孔露出。3.根据权利要求2所述的籽晶托，其特征在于，所述夹持组件包括相互连接的第一固定件和第二固定件，所述第一固定件设有用于容纳所述籽晶的第二通孔，所述第一固定件与所述底座通过二氧化硅层键合连接。4.根据权利要求3所述的籽晶托，其特征在于，所述第一固定件远离所述底座的一侧与所述第二固定件通过二氧化硅层键合连接。5.根据权利要求3所述的籽晶托，其特征在于，所述第二固定件包括相互连接的支撑件和连接件，所述连接件设有第三通孔使得所述籽晶与所述支撑件之间能共同限定形成所述空腔。6.根据权利要求5所述的籽晶托，其特征在于，所述支撑件的一侧与所述连接件通过二氧化硅层键合连接，所述支撑件的另一侧与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊龙，彭丽萍，王雪敏，吴卫东，蒋涛，沈昌乐，湛治强，张颖娟，李佳，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51