本发明专利技术公开了一种减少碲镉汞液相外延材料表面粘液的生长装置。装置包括石墨支架、石墨板、石墨滑块和石墨盖板,石墨板上有衬底槽和母液收集槽，衬底和垫片叠放在衬底槽内。其特征在于：通过控制垫片与衬底的厚度，使其总厚度略小于衬底槽的深度，从而有利于母液刮除并不会划伤衬底表面；在石墨板上有一个母液收集槽，使得生长结束后，尚未冷却的液态母液可以被有效收集，不会回流到衬底表面。通过以上的改进，可以有效减少外延材料表面的残留母液。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种减少碲镉汞液相外延材料表面粘液的生长装置。装置包括石墨支架、石墨板、石墨滑块和石墨盖板,石墨板上有衬底槽和母液收集槽，衬底和垫片叠放在衬底槽内。其特征在于：通过控制垫片与衬底的厚度，使其总厚度略小于衬底槽的深度，从而有利于母液刮除并不会划伤衬底表面；在石墨板上有一个母液收集槽，使得生长结束后，尚未冷却的液态母液可以被有效收集，不会回流到衬底表面。通过以上的改进，可以有效减少外延材料表面的残留母液。【专利说明】一种减少碲镉汞液相外延材料表面粘液的生长装置
本专利技术涉及碲镉汞薄膜材料的液相外延生长技术，特别是指一种能减少碲镉汞液相外延材料表面粘液的生长装置。
技术介绍
碲镉汞是制造红外探测器的重要材料，可以通过调节材料的成分比例来改变材料的光学吸收带系，从而制造出不同响应波长的红外探测器。生长碲镉汞材料的方法有很多种，比如:体单晶生长方法、分子束外延、有机金属气相外延、液相外延等。其中，液相外延是一种很成熟的外延生长技术，液相外延的原理是饱和溶液在处于过冷状态的衬底上定向结晶而形成薄膜。液相外延可以分为三种工艺:垂直浸溃法、倾舟法和水平推舟法。水平推舟发的母液用量少、重复性好，因此得到了广泛的应用。但是，这种方法的一个缺点是，生长完成后，薄膜表面往往会残留一小块冷却的生长溶液(母液)，本专利中称为表面粘液。在实际使用时，需要将这一块残留母液切除，从而减少了外延材料的有效面积 0 表面粘液形成有多个原因，比如:生长温度、母液的表面张力、生长石墨舟的结构等，改进石墨舟设计是减少外延层表面粘液是的一个关键因素。本专利提出了一种新的石墨舟结构，可以更加有效去除表面粘液，生长出高质量的碲镉汞液相外延薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种减少碲镉汞液相外延材料表面粘液的生长装置，一种水平推舟液相外延的生长装置，该装置能够减少碲镉汞外延层表面的生长溶液(母液)残&3甶O本专利技术的生长装置包括石墨支架4、石墨板3、石墨滑块2和石墨盖板I。石墨板3固定在石墨支架4上，石墨盖板I与石墨滑块2通过石墨螺丝固定，在石墨板3上开有衬底槽5，衬底槽5内放置氮化硼垫片6和衬底7，在石墨滑块2上开有母液槽9，母液槽9内放置生长母液8，通过石墨滑块2与石墨板3的相对滑动，可以实现母液8与衬底7之间的接触和分离，从而实现碲镉汞薄膜的外延生长。石墨板3的厚度为3~4毫米；石墨板3上开有放置氮化硼垫片6和衬底7的衬底槽5，石墨板3上还开有母液收集槽10，衬底槽5位于母液收集槽10的右侧，两者之间的距离大于4毫米，母液收集槽10的长和宽比衬底槽5的长和宽均大于2mm。本专利技术的有益效果在于:通过控制氮化硼垫片6与衬底7的厚度，使其总厚度略小于衬底槽5的深度；在石墨板3上增加了一个母液收集槽10，使得生长结束后，尚未冷却的母液8不会回流到衬底7表面。通过以上这两个方面的改进，可以有效减少外延材料表面的残留母液。【专利附图】【附图说明】图1是外延生长前的状态示意图。图2是外延生长过程中的状态示意图。图3是外延生长束后的状态示意图。图4是生长装置改进前与改进后所获得的材料的对比，图(a)采用未经改进的生长装置所获得的材料的照片，图(b)是采用本专利技术的生长装置所获得的材料的照片。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明:本专利技术的生长装置包括石墨支架4、石墨板3、石墨滑块2和石墨盖板I。石墨板3固定在石墨支架4上，石墨盖板I与石墨滑块2通过石墨螺丝固定。在石墨滑块2上开有母液槽9，母液槽9内放置生长母液8，通过石墨滑块2与石墨板3的相对滑动，实现母液8与衬底7之间的接触和分离，从而实现薄膜材料的生长。在石墨板上3开有衬底槽5，衬底槽5内放置氮化硼垫片6和衬底7，通过采用合适厚度的氮化硼垫片6并控制衬底7的厚度，可以使两者的总厚度略小于石墨板的厚度，厚度之差为20微米。这样，当石墨滑块2滑动时，它与衬底7的间隙为20微米，从而可以有效刮除母液8，并且不会划伤衬底7。在石墨板3上还开有母液收集槽10，其尺寸略大于衬底槽5。当生长结束后，由于石墨滑块2的滑动，母液8与衬底7分离，由于母液收集槽10的作用，处于液态的母液8会进入母液收集槽10，不会回流到衬底7表面固化后形成沾液。在碲镉汞液相外延生长前，将预先合成好的碲镉汞饱和溶液放入母液槽9，将抛光处理好的衬底7和氮化硼垫片6放入衬底槽5，然后将生长装置送入生长腔体，加热至预设的生长温度，如图1所示。待温度稳定后，使石墨滑块2向左水平移动，使母液8与衬底7接触，开始外延生长，如图2所示。生长过程中，使温度缓慢下降，降温速率为0.1~0.2摄氏度/分钟，母液8会由于饱和析出从而在衬底上形成碲镉汞单晶薄膜，当达到预设的薄膜生长厚度后，再次将石墨滑块2向左水平移动，使得母液8与衬底7分离，母液8流入母液收集槽10，如图3所示，然后系统快速降至室温，完成一次外延生长过程。图4是生长装置改进前与改进后所获得的材料的对比。采用未经改进的生长装置所获得的材料如图4a所示，可以看到，材料表面有非常严重的表面沾液，图4b是采用本专利技术的生长装置所获得的材料的照片，可以看到沾液问题已经明显改善，只是在左下角边缘处有少量的沾液。采用本项专利技术的生长装置以及水平推舟液相外延工艺，已经生长出面积为30x40平方毫米的碲镉汞外延薄膜材料，材料的厚度为10~12微米，材料表面的沾液少，没有划伤，表面光亮，已经应用于中波和长波红外焦平面探测器的制备。【权利要求】1.一种减少碲镉汞液相外延材料表面沾液的生长装置，其结构为:石墨板(3)固定在石墨支架(4)上，石墨盖板(I)与石墨滑块(2)用石墨螺丝固定，石墨滑块(2)相对于石墨板(3)可左右移动，石墨滑块(2)上开有容纳母液(8)的母液槽(9)，其特征在于:所述的石墨板(3 )的厚度为3~4毫米，上面开有放置氮化硼垫片(6 )和衬底(7 )的衬底槽(5 )，石墨板(3)上还开有母液收集槽(10)，衬底槽(5)位于母液收集槽(10)的右侧，两者之间的距离大于4毫米，母液收集槽(10)的长和宽比衬`底槽(5)的长和宽均大2mm。【文档编号】C30B29/48GK103882527SQ201410020985【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日 【专利技术者】魏彦锋, 杨建荣, 张娟, 孙权志 申请人:中国科学院上海技术物理研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种减少碲镉汞液相外延材料表面沾液的生长装置，其结构为：石墨板（3）固定在石墨支架（4）上，石墨盖板（1）与石墨滑块（2）用石墨螺丝固定，石墨滑块（2）相对于石墨板（3）可左右移动，石墨滑块（2）上开有容纳母液（8）的母液槽（9），其特征在于：所述的石墨板（3）的厚度为3～4毫米，上面开有放置氮化硼垫片（6）和衬底（7）的衬底槽（5），石墨板（3）上还开有母液收集槽（10），衬底槽（5）位于母液收集槽（10）的右侧，两者之间的距离大于4毫米，母液收集槽(10)的长和宽比衬底槽(5)的长和宽均大2mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏彦锋，杨建荣，张娟，孙权志，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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