【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体生长，尤其是涉及一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置及方法。
技术介绍
1、当前，基于cdte的ii-vi族化合物半导体是应用在许多重要场景的战略半导体材料。其中，cd1-xznxte(cdznte)三元化合物无疑是最重要的。当zn值x＝0.04时，其可以作为hgcdte外延衬底。当zn值x＝0.1时，其可以应用在x/γ射线辐射探测器领域。czt单晶被用于多种用途，如医学上的pet、spect、ct仪器，核电站和核设施的同位素检测，空间应用，红外衬底等。对于这些应用，需要大量的高质量czt单晶，其需要满足以下重要的特征：高质量单晶，高电阻率，高成分均匀性，低位错密度和te夹杂相，以及大体积。
2、cdznte体单晶通常采用移动加热器法(traveling heater method，thm)生长，其具有生长温度低，组分均匀，生长速度快等优势。其基本原理是：将待生长的多晶原料作为溶质，引入一种低熔点溶剂使多晶原料部分溶解而形成一个溶液区(也称溶剂区)，通过移动晶体生长炉或生长坩埚使该溶液区缓慢移动，从而使溶解界面附近的生长原料逐渐溶解，同时生长界面附近逐渐析出溶质晶体，直至生长原料全部耗尽，晶体生长过程结束(如图1所示)。thm法采用峰形温场，温度最高点位于生长界面和溶解界面的中间，而生长界面处的温度比溶解界面处的温度要略高一点。这就要求thm法生长cdznte晶体对其温场的控制及其重要。
3、redlen和acrorad采用thm法生长了大尺寸、高质量的cdznte晶体。通过模
4、生长2英寸的cdznte晶体时，设定生长温度为800℃，生长界面处的温度梯度为20℃/cm，富te区的高度为50mm。这就要求超过800℃温度的轴向范围不得超过50mm，并且得保证在在800℃处，此处的温度梯度为20℃/cm。当超过生长温度以上温度的范围小于100mm，且梯度边界处的温度梯度大于10℃/cm，这种温场形式称为窄峰形温场。窄度为超过生长温度的温度范围。
5、目前实现窄峰形温场的方式是提高边界处的散热能力，但是这种实现方式对中心加热丝的要求很高，中间加热丝承担了整个体系中80％的加热功率。当窄度小于50mm时，这种加热方式就无法实现。除此之外，散热处正好处于生长温度的边界值，由于散热处接触外界空气，使此处温度随外界变化波动严重，稳定性大大降低，不利于晶体生长。如图2所示，目前实现峰形温场示意图，通过调节散热高度以及加热模块高度来实现不同的窄峰形温场。然而，上述现有技术无法实现窄峰形温场的稳定性以及更窄峰型的温场。由于设计的本身缺陷以及外界因素的原因，导致不确定因素增多，从而无法实现高质量的晶体生长。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服现有技术无法实现稳定的窄峰形温场而提供一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置及方法，从而得到高质量的cdznte单晶体。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，包括炉膛、加热模块、保温模块和测温模块；
4、所述炉膛内设有用于放置cdznte多晶体的支撑杆；
5、所述加热模块设于炉膛外侧，加热模块沿炉膛的轴向分为中部加热模块和端部加热模块，cdznte多晶体置于中部加热模块对应辐射的区域；
6、所述保温模块包括与中部加热模块和端部加热模块分别对应的中部保温模块和端部保温模块；
7、其中，所述端部保温模块位于端部加热模块外侧；所述中部保温模块围绕中部加热模块设置并在中部加热模块和炉膛之间开设供中部加热模块热辐射的加热窗口；
8、所述中部加热模块和端部加热模块均连接测温模块。
9、进一步地，所述加热窗口的高度与中部加热模块的高度比值为5-100％。通过调整加热窗口的高度与中部加热模块的高度可以控制中部加热模块的辐射范围。
10、进一步地，所述中部加热模块通过中部保温模块与端部加热模块隔绝，隔绝了中间加热模块与端部加热模块之间的空气对流，可以提高中间模块与端部加热模块的温度梯度。
11、进一步地，所述炉膛的内径为30-150mm。
12、更进一步地，cdznte晶体生长尺寸为1-4英寸，对应炉膛的内径优选为50-120mm。
13、进一步地，所述支撑杆的材质包括刚玉管、石英管或康泰管中的一种，优选为刚玉管。
14、进一步地，所述加热模块包括电阻丝及控温系统。
15、更进一步地，所述电阻丝包括铁铬铝合金或铁铬镍合金电阻丝中的一种或两种。
16、更进一步地，所述控温系统的控温精度为±0.1℃。
17、进一步地，所述保温模块的材料包括陶瓷纤维或玻璃纤维中的一种或两种。
18、进一步地，所述测温模块采用热电偶。其中与加热模块连接的均为控温热电偶，用于监测并控制加热温度；cdznte多晶体盛放于坩埚中，与坩埚底部接触的热电偶用于实际测量温场的温度。
19、更进一步地，所述热电偶采用铂铑s型热电偶。
20、本专利技术还提供一种使用上述的装置实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的方法，包括以下步骤：
21、s1：将装有cdznte多晶体的坩埚置于支撑杆上送入炉膛内；
22、s2：开启加热模块，中部加热模块的加热温度高于端部加热模块，形成温度梯度，cdznte多晶体逐渐溶解；
23、s3：在窄峰型温场中cdznte单晶体在生长界面逐渐析出。
24、进一步地，所述中部加热模块控制cdznte单晶体的生长温度为750-900℃。
25、进一步地，所述生长界面处的温度梯度为10-40℃/cm，优选为20℃/cm。
26、进一步地，所述炉膛的径向温度梯度为3-10℃/cm，优选为5℃/cm。
27、进一步地，所述窄峰型温场中超过生长温度的轴向范围为20-100mm。
28、本专利技术还提供一种采用上述方法得到的cdznte单晶体。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术的装置通过对加热模块和保温模块的巧妙结构设计，使中部加热模块与端部加热模块之间形成了明显的温度梯度，并通过调节加热模式及保温形式实现可调控的窄峰型温场，从而达到实现生长高质量cdznte晶体的目的。
31、(2)本专利技术采用的保温模块可以有效阻挡热量的输运，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，包括炉膛(1)、加热模块(2)、保温模块(3)和测温模块(4)；
2.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，所述加热窗口(211)的高度与中部加热模块(21)的高度比值为5％-100％。
3.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，所述中部加热模块(21)通过中部保温模块(31)与端部加热模块(22)隔绝。
4.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，所述炉膛(1)的内径为30-150mm。
5.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，所述支撑杆(11)的材质包括刚玉管、石英管或康泰管中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装置，其特征在于，所述加热模块(2)包括电阻丝及控温系统；
7.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的装
8.一种使用权利要求1-7任一项所述的装置实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种实现窄峰型温场生长CdZnTe单晶体的方法，其特征在于，所述中部加热模块(21)控制CdZnTe单晶体的生长温度为750-900℃；
10.一种采用权利要求8所述的方法得到的CdZnTe单晶体。
...【技术特征摘要】
1.一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，其特征在于，包括炉膛(1)、加热模块(2)、保温模块(3)和测温模块(4)；
2.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，其特征在于，所述加热窗口(211)的高度与中部加热模块(21)的高度比值为5％-100％。
3.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，其特征在于，所述中部加热模块(21)通过中部保温模块(31)与端部加热模块(22)隔绝。
4.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，其特征在于，所述炉膛(1)的内径为30-150mm。
5.根据权利要求1所述的一种实现窄峰型温场生长cdznte单晶体的装置，其特征在于，所述支撑杆...
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