一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，包括石英塞、石墨垫片、氮化硅陶瓷坩埚和石英坩埚；氮化硅陶瓷坩埚置于石英坩埚内，石墨垫片位于氮化硅陶瓷坩埚上端口，石英塞置于石墨垫片2上方，且置于石英坩埚内，石英塞与石英坩埚通过氢氧焰焊接。本发明专利技术装置中氮化硅陶瓷坩埚在高温下不与锑化铝熔体反应，同时通过石墨垫片实现氮化硅陶瓷坩埚密封效果，在氮化硅坩埚中形成密闭体系，实现抑制锑元素蒸发，以及防止外石英坩埚吸附铝元素反应破裂的效果，保证合成过程中熔体组分不损失，并且在高温下石墨垫片具有吸附残余氧的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置
本专利技术属于半导体材料制备领域，涉及一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置。
技术介绍
锑化铝AlSb是由元素周期表III族元素Al和V族元素Sb构成的金属间化合物，具有大的原子序数，适合的禁带宽度，高的载流子迁移率等独特的物理性质，在辐射探测，太阳能电池，耐高温半导体器件，以及锂离子电池阳极材料等方面具有重要的应用前景。同时由于Al元素是地壳中丰度最高的金属元素8.1％，而Sb元素也是储量丰富的元素，在目前资源紧张的形势下，使得大规模制备锑化铝半导体具有低廉的优势。在锑化铝材料应用过程中，高纯锑化铝材料的合成是至关重要的一步，而高温下高纯铝的反应性高，特别是腐蚀石英等坩埚材料，锑的挥发性高，容易导致锑化铝熔体化学计量比失衡，是锑化铝晶体合成的主要阻碍。文献“KaratiA,VaidyaM,MurtyBS.ComparisonofDifferentProcessingRoutesfortheSynthesisofSemiconductingAlSb[J].JournalofMaterialsEngineeringandPerformance,2018,27(11):6196-6205.”中公开了一种锑化铝多晶合成方法。该方法采用真空电弧熔炼法合成，将一定比例的高纯铝与高纯锑放入真空电弧炉中，然后将真空电弧炉抽真空至压力为8×10-6mbar，再充入高纯氩气，达到压力1×10-3mbar，重复该过程2次，清洗腔体气氛，同时在炉腔内放入钛粒，通过融熔钛与氧反应去除炉体空腔中的残余氧气，避免熔炼过程中化学活泼性强的铝形成氧化渣，最后在温度达到1335K时进行熔炼，反复搅拌并重熔4次后得到单相均匀的锑化铝多晶。但是该方法熔炼过程中的主要装置的炉体空腔大，而锑的蒸汽压远大于铝的蒸汽压，会造成锑含量损失，为得到单相锑化铝，需要严格补偿一定量的锑，采用该装置只有补偿锑含量为3％时，才能得到单相锑化铝，补偿量过少或过多，均会导致锑化铝中含有铝或锑的第二相，难以控制。所以，现有装置能够达到高真空，高温的真空电弧炉设备结构复杂，造价高昂，并且不适合高纯半导体合成。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，满足锑化铝的熔炼合成。技术方案一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，其特征在于包括石英塞1、石墨垫片2、氮化硅陶瓷坩埚3和石英坩埚4；氮化硅陶瓷坩埚3置于石英坩埚4内，石墨垫片2位于氮化硅陶瓷坩埚3上端口，石英塞1置于石墨垫片2上方，且置于石英坩埚4内；抽真空后，石英塞与石英坩埚通过氢氧焰焊接。所述石墨垫片2厚度为2毫米。所述氮化硅陶瓷坩埚3壁厚为5毫米，上表面粗糙。有益效果本专利技术提出的一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，氮化硅陶瓷坩埚置于石英坩埚内，石墨垫片和石英塞封口，石英塞与石英坩埚通过氢氧焰焊接。在合成中，高纯锑与高纯铝装入氮化硅陶瓷坩埚，覆盖石墨垫片嵌套于石英坩埚中，石墨垫片与氮化硅陶瓷坩埚上表面之间存在气隙，在抽真空时不影响氮化硅陶瓷坩埚内达到高真空，抽到高真空后，焊接石英塞与石英坩埚，压实石墨垫片与氮化硅陶瓷，高温下石墨膨胀，实现氮化硅陶瓷坩埚密闭，最后在可倾斜旋转管式炉旋转合成，实现单相锑化铝在小空腔坩埚中不外加补偿的合成，合成过程元素不损失。本专利技术装置中氮化硅陶瓷坩埚在高温下不与锑化铝熔体反应，同时通过石墨垫片实现氮化硅陶瓷坩埚密封效果，在氮化硅坩埚中形成密闭体系，实现抑制锑元素蒸发，以及防止外石英坩埚吸附铝元素反应破裂的效果，保证合成过程中熔体组分不损失，并且在高温下石墨垫片具有吸附残余氧的效果。附图说明图1：为本专利技术装置的剖面结构示意图图中，1-石英塞、2-石墨垫片、3-氮化硅陶瓷坩埚、4-石英坩埚、5-锑化铝原料具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：合成锑化铝多晶材料工艺的装置包括石英塞1、石墨垫片2、氮化硅陶瓷坩埚3和石英坩埚4；氮化硅陶瓷坩埚3置于石英坩埚4内，石墨垫片2位于氮化硅陶瓷坩埚3上端口，石英塞1置于石墨垫片2上方，且置于石英坩埚4内。所述石墨垫片2厚度为2毫米。所述氮化硅陶瓷坩埚3壁厚为5毫米，上表面粗糙。使用时，抽真空后，石英塞与石英坩埚通过氢氧焰焊接，压实石墨垫片与氮化硅陶瓷，高温下石墨膨胀，实现氮化硅陶瓷坩埚自密闭，最后在可倾斜旋转管式炉旋转合成，实现单相锑化铝在小空腔坩埚中不外加补偿的合成，合成过程元素不损失。该工艺装置中氮化硅陶瓷坩埚在高温下不与锑化铝熔体反应，同时通过石墨垫片实现氮化硅陶瓷坩埚自密封效果，实现抑制锑元素蒸发，防止外石英坩埚吸附铝元素反应破裂的效果，保证合成过程中熔体组分不损失，并且在高温下石墨垫片具有吸附残余氧的效果。合成的锑化铝多晶料具有单相成分均匀的特征。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，其特征在于包括石英塞(1)、石墨垫片(2)、氮化硅陶瓷坩埚(3)和石英坩埚(4)；氮化硅陶瓷坩埚(3)置于石英坩埚(4)内，石墨垫片(2)位于氮化硅陶瓷坩埚(3)上端口，石英塞(1)置于石墨垫片(2)上方，且置于石英坩埚(4)内；使用时抽真空后，石英塞与石英坩埚通过氢氧焰焊接。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成锑化铝多晶材料工艺的装置，其特征在于包括石英塞(1)、石墨垫片(2)、氮化硅陶瓷坩埚(3)和石英坩埚(4)；氮化硅陶瓷坩埚(3)置于石英坩埚(4)内，石墨垫片(2)位于氮化硅陶瓷坩埚(3)上端口，石英塞(1)置于石墨垫片(2)上方，且置于石英坩埚(4)内；使用时抽真空后，石...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷子昂，张香港，刘珂静，王涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61