第32卷第4期人工晶体学报Vol.32No.42003年8月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSAugust,2003坩埚加速旋转2垂直下降法晶体生长设备的研制1112谷智,李国强,介万奇,郭平(1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;2.西安精益晶体设备有限公司,西安710021)摘要:根据CdZnTe等Ò2Ö族化合物半导体晶体生长的基本原理和工艺要求,设计制造了坩埚加速旋转2垂直下降法(ACRT2VBM)晶体生长系统。本文介绍了该系统设计所考虑的基本问题和元器件的选择,给出了系统的基本结构。晶体生长炉的温度控制精度为?1e,系统的速度均匀度为?0.0015mm/h。该系统的性能指标满足生长直径30mm的CdZnTe晶体的要求。关键词:CdZnTe;坩埚加速旋转2垂直下降法;晶体生长设备中图分类号:O78文献标识码:A文章编号:10002985X(2003)0420346205DevelopmentofACRT2VBMforÒ2ÖGroupCompoundCrystalGrowthGUZhi1,LIGuo2qiang1,JIEWan2qi1,GUOPing2(1.StateKeyLaboratoryofSolidificationProcessing,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi.an710072,China;2.Xi.anJingyiCrystalEquipmentCo.,Ltd,Xi.an710072,China)(Received11April2003,accepted18May2003)Abstract:BasedonthecrystalgrowthprinciplesforsemiconductorcompoundandthespecialrequirementforÒ2ÖcompoundsuchasCdZnTe,wedesignedandmanufacturedcrystalgrowthsystemofACRT2VBM(AcceleratedCrucibleRotationTechnique2VerticalBridgmanMethod).Thispaperreportedthemainideasforthedesignofsystemandtheselectionofcomponents.Thesketchesofthesystemwerealsolisted.Thetemperaturefluctuationforfurnaceislessthan?1eandthevelocityuniformityforsystemislessthan?0.0015mm/h.ThesystemissatisfactoryforthecrystalgrowthofCdZnTewithinadiameterof30mm.Keywords:CdZnTe;ACRT2VBM;crystalgrowthsystem1引言垂直下降法(VerticalBridgmanMethod,简称VBM)是由Bridgman提出,后经Stockbarge改进与完善,广泛用于制备金属、氧化物、陶瓷和半导体晶体[1]。坩埚加速旋转技术(AcceleratedCrucibleRotationTechnique,简称ACRT)利用坩埚加速旋转产生的强制对流改变生长界面前沿的热量和质量传输条件,影响晶体生长过程。实验研究表明,合适的坩埚旋转方式能较好地控制生长界面的形状,增强界面的稳定性,减小溶质边界层的厚度,加快液相传质,允许晶体以较高的速度稳定生长。坩锅加速旋转技术(ACRT)与垂直下降法(VBM)结合构成的坩锅加速旋转2垂直下降法(ACRT2VBM)的优点在于原料可以密封在坩埚中,减少了原料挥发所导致的影响,晶体成分容易控制,特别适用于制备含收稿日期:2003204211;修订日期:2003205218作者简介:谷智(19732),男,内蒙古自治区人,博士研究生。E2mail:gu)zhi@163.com第4期谷智等:坩埚加速旋转-垂直下降法晶体生长设备的研制347有高蒸气压成分或有害成分(如Te、Bi、Pb、Hg、Cd、P、As等)的材料;该方法可以在近平衡条件下生长晶体;晶体外形容易控制[3];不需要采用压力容器[1],设备结构简单,可以生长多品种大尺寸的晶体,容易实现程控生长,操作简单。目前,CdZnTe等Ò2Ö族化合物晶体的生产工艺和技术已成熟,制备大直径、高质量晶体,急需性能优良、稳定性好、自动化程度高的晶体生长设备。现有的国产设备不能满足制备高质量晶体的要