一种用于碲镉汞气相外延的多功能石墨舟的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于蹄簡隶气相外延生长的多功能石墨舟设计，具体设及一种多 功能石墨舟，它适用于红外蹄簡隶材料的气相外延生长，特别适用于异型形貌、异型尺寸、 多片蹄簡隶材料气相外延生长。为蹄簡隶选择区域生长奠定了基础，该方法可W应用于短 波、中波和长波蹄簡隶等温气相外延领域。
【背景技术】
[0002] 蹄簡隶气相外延的生长是根据等温气相外延原理进行薄膜的生长[S. H. Shin, E. 民.Gertner, J. G. Pasko, et al. Isothermal vapor-phase epitaxy of HgCdTe on CdTe and Al203Substrates[J]. J. Appl. Phys. 1985, 57(10) : 4721-4726]。对于等温气相外延的生长原 理实际包括两个过程：即生长过程和扩散过程。生长过程是HgTe沉积到CdTe上形成外延 层，而该种生长的驱动力来自于化Te源的隶压Ph,和蹄压Cl,均大于CdTe衬底表面的隶压 巧g(刊和蹄压巧Xx)，即满足公式（1)条件时即可发生外延，该时外延W生长为主，外延材 料表面组分较低，但在衬底表面也在同时发生扩散过程，扩散过程是外延在CdTe衬底上的 化Te薄膜在CdTe上进行互扩散。当化Te源的隶压Ph,和蹄压C.:均小于CdTe衬底表面的隶 压巧?g(x)和蹄压巧;片）时生长过程停止，扩散过程占主导，因此外延层表面组分开始升高， 继而化Te源的隶压Ph,和蹄压P&;又开始大于CdTe衬底表面的隶压巧gO)和蹄压巧.(种， 生长又占主导，如此反复，最后根据生长时间、生长温度、源材料的量、隶压等变量的调节， 形成所设计组分的化i_xCdxTe材料，如公式（2)。
[0003] Phs)巧灿，也:〉货的， (1)
[0004] (1_'〇化''。+^扔:']+方厂(/把。_>雌|_、。/、.炸 （2)
[0005] 在等温气相外延中设及石墨舟的运用，一个高纯、高密闭性石墨舟的设计决定了 气相外延的成败，一个多功能的石墨舟可W实现多片、异型片W及异型外延形貌的生长。
[0006] 本发明拟采用蹄簡隶气相生长技术，运用本发明发明的多功能石墨舟实现高质量 蹄簡隶外延材料的生长，为多片、异型片W及异型外延形貌的蹄簡隶材料生长提供一种有 效手段。
【发明内容】
[0007] 本发明目的是提供一种蹄簡隶外延生长用的多功能石墨舟，解决蹄簡隶气相外延 生长中异型片、异型外延形貌的问题。
[000引本发明的方法为；通过不同尺寸、不同结构石墨底座、石墨盖板、石墨掩片、石墨垫 片的设计实现高质量蹄簡隶材料的气相外延生长。
[0009]
【发明内容】
如下：蹄簡隶外延生长用的多功能石墨舟具体结构如附图1~5所 示，它石墨底座1、石墨盖板2、石墨掩片3、石墨垫片4四个部件组成，该些部件均采用 99. 99999 %的高纯石墨制作，石墨最小颗粒为5um。
[0010] 1.所述的石墨底座1是一个可W放置多片衬底的石墨舟，尺寸可W根据衬底6大 小不同进行设计，该石墨舟可W-次放入多片、不同尺寸的衬底6,对石墨底座1的四个角 进行有弧度倒角处理，方便取放衬底6。根据等温气相外延设备的温场可W放置多片衬底 6,衬底6尺寸可W控制在~30mm*30mm。
[0011] 2.所述的石墨盖板2是根据石墨底座尺寸设计的石墨盖板，该石墨盖板带有螺 丝，放置在衬底和石墨掩片3或石墨垫片4的上方，正对蹄簡隶源5,处在石墨舟的最顶部， 可W对石墨底座1进行密封。
[001引 3.所述的石墨掩片3是正方形结构、与石墨底座1放置衬底6的大小相匹配，置于 衬底6下方，正对蹄簡隶源5,厚度1mm。石墨掩片3内部可开不同形状的孔，有圆形、S角 形、正方形。该石墨掩片3可W实现不同形状的异型外延薄膜生长，为蹄簡隶选择区域生长 奠定基础，为蹄簡隶外延材料后期器件制作提供可能。
[001引 4.所述的石墨垫片4是正方形结构、与石墨底座1放置衬底6的大小相匹配，置于 衬底6下方，正对蹄簡隶源5,厚度1mm。石墨垫片4内部可开不同形状的浅槽，浅槽厚度为 0. 5mm，方便放置不同规格衬底。常规石墨垫片只能放标准尺寸的衬底，而对于异型衬底无 法进行外延，该石墨垫片4通过开异型结构的浅槽，将异型衬底6置于石墨垫片4上，将其 生长面正对蹄簡隶源5,可W实现不同尺寸异型衬底的蹄簡隶气相外延。当衬底尺寸不规则 时，可W通过石墨垫片4的设计，在大衬底槽里同样实现小衬底的外延。
[0014] 本发明渗杂型气相外延的优点在于：它可W解决放入多片、不同尺寸，不同形状的 蹄簡隶外延薄膜生长W及不同尺寸、异型衬底的外延。该方法可W应用于短波、中波和长波 蹄簡隶等温气相外延领域W及蹄簡隶选择区域生长领域。
【附图说明】
[0015] 图1为石墨舟结构图。
[0016] 图2为石墨底座1侧视（a)及俯视化）结构图。
[0017] 图3为石墨盖板2结构图，其中图（a)是的石墨盖板结构图，图化）是 25mm*25mm的石墨盖板结构图。
[001引图4为石墨掩片3结构图，其中图（a)是S角型石墨掩片结构图，图化）是圆型石 墨掩片结构图，图（C)是方形石墨掩片结构图。
[0019] 图5为石墨垫片4结构图，其中图（a)是小型衬底石墨垫片结构图，图化）是中型 衬底石墨垫片结构图，图（C)是大型衬底石墨垫片结构图。
【具体实施方式】
[0020] W同时外延尺寸为和25mm*25mm两种蹄铜隶薄膜为例。
[0021] 具体过程如下：
[0022] 1.图1是石墨舟结构图，该石墨舟由S个外延槽构成，可W同时进行S片蹄簡隶 外延片的生长；一片和两片25mm*25mm。石墨底座1的最底部放置蹄铜隶源5， 往上依次为石墨掩片3或石墨垫片4,然后是衬底6,最后是石墨盖板2,对石墨底座（1)进 行密封。
[0023] 2.图2a是石墨底座1侧视结构图，该石墨底座1有S个外延槽构成，是石墨舟的 核屯、部分，可同时进行S片蹄簡隶外延片的生长，图化是石墨底座1俯视结构图，在石墨底 座1放置衬底6处W及石墨盖板2处均进行四角有弧度的倒角设计，该弧度方便对衬底6 进行取放。
[0024] 3.图3是石墨盖板2结构图，可根据衬底6尺寸的大小选择不同尺寸的石墨盖板 2。图3a为的石墨盖板结构图，图3b为25mm*25mm的石墨盖板结构图，将其放 置在图1中的衬底6的上方。石墨盖板2上分别开两个螺钉，对石墨座1进行最后的密封。 [002引 4.图4是石墨掩片3结构图，厚度为1mm，石墨掩片3的结构设计W 衬 底为例，分别设计了图4a S角型石墨掩片结构图、图4b圆型石墨掩片结构图和图4c方形 石墨掩片结构图。将该个石墨掩片3放在衬底6下方，正对蹄簡隶源5,该样既可实现不同 形状的蹄簡隶气相外延。也可W根据实验需要设计各种开孔形状，W实现异型外延形貌的 生长。石墨掩片3为蹄簡隶选择区域生长奠定了基础，并为蹄簡隶外延材料后期器件制作 提供可能。5图5是不同规格的石墨垫片4结构图，通过该石墨垫片4的设计可W实现不 同尺寸异型衬底的放置。图5a是小型衬底石墨垫片结构图，将该个石墨垫片4放在衬底6 下方，正对蹄簡隶源5,该样既可实现在的槽里进行W及3. 5mm*3. 5mm 衬底的外延，图化是中型衬底石墨垫片结构图，将该个石墨垫片4放在衬底6下方，正对 蹄簡隶源5,该样既可实现在的槽里进行衬底的外延，图5c是大型衬 底石墨垫片结构图，将该个石墨垫片4放在衬底6下方，正对蹄簡隶源5,该样既可实现在 25mm*25mm的槽里进行衬底的外延。图5a~图5c的石墨垫片4厚度均为1mm， 内部开的槽均为浅槽，槽深0. 5mm，便于放置异型衬底，使衬底6不会落入蹄簡隶源5内。
【主权项】
1. 一种用于碲镉汞气相外延生长的多功能石墨舟，该石墨舟由石墨底座（I)、石墨盖 板（2)、石墨掩片（3)、石墨垫片（4)组成，其特征在于： 所述的石墨底座（1)是一个放置多片衬底的石墨舟，尺寸可以根据衬底（6)大小进行 设计，对石墨底座（1)的四个角进行有弧度倒角处理，方便取放衬底（6); 所述的石墨掩片（3)是一个厚度为1mm正方形薄片，与石墨底座（1)放置衬底的大小 相匹配，石墨掩片（3)内部开不同形状的孔，有圆形、三角形或正方形来实现不同形状的异 型外延薄膜生长； 所述的石墨垫片（4)是一个厚度为1mm正方形薄片，与石墨底座（1)放置衬底（6)的 大小相匹配，石墨垫片（4)内部开有不同形状的浅槽，浅槽厚度为0.5_，各种异型衬底（6) 置于石墨垫片（4)上相应形状的浅槽上； 所述的石墨底座（1)下部安放碲镉汞源（5)，石墨掩片（3)或石墨垫片（4)放置在碲镉 汞源（5)上方，衬底（6)放置在石墨掩片（3)或石墨垫片（4)上，石墨盖板⑵由螺丝固定 在石墨舟的最顶部，对石墨底座（1)密封。
2. 根据权利要求1所述的一种用于碲镉汞气相外延生长的多功能石墨舟，其特征在 于：所述的石墨底座（1)、石墨盖板（2)、石墨掩片（3)、石墨垫片（4)均采用99. 99999%的 高纯石墨制作，石墨最小颗粒为5um。
【专利摘要】本发明公开了一种用于碲镉汞气相外延的多功能石墨舟，该石墨舟由石墨底座、石墨盖板、石墨掩片、石墨垫片四本部分组成，石墨掩片和石墨垫片可分别放入石墨底座内，石墨盖板置于石墨掩片和石墨垫片上部，对石墨底座进行密封。该石墨舟可以用于碲镉汞气相外延生长，可以实现多片(衬底尺寸可以控制在10mm*10mm～30mm*30mm)、异型形貌(如长方形、圆形、三角形、环形等)、异型尺寸(各种不规则尺寸衬底)的碲镉汞气相外延生长。为碲镉汞选择区域生长奠定了基础，该方法可以应用于短波、中波和长波碲镉汞等温气相外延领域。
【IPC分类】C30B29-46, C30B25-12
【公开号】CN104630883
【申请号】CN201410748474
【发明人】王仍, 焦翠灵, 徐国庆, 陆液, 张可锋, 张莉萍, 林杏潮, 杜云辰, 邵秀华
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月9日