温度梯度溶液生长法TGSG生长CdZnTe晶体.pdf

2003年十一省(市)光学学术会议论文集 一。． —————————————————————————————————————————————————————二—二—==_———一 温度梯度溶液生长法(TGSG)生长CdZnTe晶体 沈杰林杏朝齐卫笑张莉萍龚海梅 中国科学院上海技术物理研究所，上海市玉田路500号，200083 摘 要 solution49rowth(TGSG))在SZY7 12多工位空间晶体生长炉内的835cjfn 50C／cm温度梯度下自生籽晶生长了 射线结构分析。 关键词CdZnTe体单晶体温度梯度溶液生长法 1．引 言 用于室温丫-射线和X射线探测器而受到长足的发展。一般都是采用熔体生长法生长CdZnTe体单晶的， 极大部分采用常压或高压的垂直和水平布里奇曼法以及温度梯度法，也有采用移动加热器法(THM) 和汽相物理输运法(PVT)的。除THM和PVT外，生长温度均在它们的熔点之上。因此而带来一系列技 术上的困难。THM也是溶液生长法，但其料棒仍是经熔点温度以上融化合成的多晶锭。再者，其生长 单，位错密度低，受坩埚容器的杂质污染少，同时因采用Te作溶剂而有提纯作用。利用降低晶体生长 温度的优越性，本文采用碲作溶剂的温度梯度溶液生长法在835℃下生长了三元合金Cdo955zno045Te。 2．晶体生长实验 碲作溶剂的温度梯度生长法(TGSG)生长CdZnTe单晶， solution 实际上是富碲溶液的勃里奇曼法(Te—rich Bridgman)，亦即在合适的温度场下溶液底端越过温度梯度 逐渐进入低于共熔点温度区域而过饱和核化结晶，溶液耗尽 溶质结晶出生长CdlI，酷Zn。州sTe晶体。根据CdZnTe—Te的T—X 相图，见图l㈣，选择M％(CdZn)+(卜M)％(Te)为试料 的化学计量比。使此时的共熔点温度远低于正化学计量比 圈I Cdl。Zn。re·Te富Tc角的温度·组成关系图 CdZnTe熔点。比如对CdTe而言的27Wt％Cd试料的液相温度 为900℃，而x巍=o．6和x艺=o．9试料的液相温度分别为960 和700℃。此类试料即为Te作溶剂的CdTe溶液，熔融试料 的一端在温度场下生长出CdTe单晶体。我们要生长CdZnTe 的目标Zn含量仅为4．5％克分子，可以类似地将 CdO．955Zno。。sTe溶解在Te中形成Te+Cdn贴5Znu州sTe溶液，在 d(1。ssZno．o,sTe晶体。 合适的温度梯度下生长C 选用光纤级高纯高强度熔石英作为坩埚，试料接触的内 表面不作镀碳膜之类的处理，整个样品安瓿采用真空封装的 全石英结构。用于晶体生长的原始试料由Cdo．。ssZno．04sTe多晶 锭和溶剂碲，或富碲的碲+锌+镉元素组成。本实验所采用的 图2试料安瓿结构示意图 54 2003年十一省(市)光学学术会议论文集 恒温区宽度，这样的试料处于高温区时才是无物质迁移的稳定熔液。 试料真空组装后形成试料石英安瓿，见图2。再将试料 、 彳i英安瓿真空密封在石英外套内，真空夹层内保持10Pa真空度，从而形成完整的晶体生长安瓿。试料 安瓿前后分别添加高级保温棉以阻挡轴向热损失。 然后再在石英引导管上粘接上专用铝合金夹头即完 成整套制作工艺。整个结构见图3。 在SZY712型多工位空间晶体生长炉内的835℃ 和50℃／cm温度梯度下自生籽品生长晶体。生长系 统如图4所示。炉温分布见图5。 图3晶体生长安瓿照片 1．叠，叠珥I—罩-c