一种磷化镓多晶体中掺锌方法
【专利摘要】一种磷化镓多晶体中掺锌方法，它是一种在磷化镓多晶合成过程中掺入锌杂质，其中，将锌放入装镓的石墨管中，将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，将镓端升温、磷端升温，到达温度后开始合成，移动石英反应管，对磷端进行升温，测试合成好的掺锌磷化镓多晶头尾杂质浓度。本发明的优点是：可以直接用于拉制掺锌磷化镓单晶，而不用在单晶拉制时另外加入杂质锌，因此，单晶拉制过程减少了锌的挥发，便于拉晶过程的观察，有利于提高单晶成品率，又能很好地控制单晶的掺杂浓度。
【专利说明】一种磷化镓多晶体中掺锌方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化合物半导体晶体中掺杂方法，具体地说，是涉及一种磷化镓多晶体中掺锌方法。
【背景技术】
[0002]磷化镓晶体分多晶和单晶。磷化镓单晶材料是制备发光二极管LED的主要衬底，可用于制造红、黄、绿色发光二极管。同时磷化镓多晶亦可作为制备LED的源材料。在作为源材料时，通常用的是非掺杂磷化镓多晶体，磷化镓非掺杂晶体在室温下为橙红色透明固体。而为衬底材料时，多为磷化镓N型或P型单晶。目前尚未制得非掺杂半绝缘磷化镓单晶，要得到半绝缘磷化镓单晶只能像其他II1-V族化合物半导体材料一样，通过引入深能级杂质，如掺入Cr、Fe、O等元素中的一种或两种而成为半绝缘材料。现在工业用N型磷化镓单晶通常通过掺入S、S1、Te杂质制得。而工业制备P型磷化镓单晶是通过掺入Zn杂质获得。
[0003]掺Zn磷化镓单晶用于LPE法或VPE法外延制备黄色、黄绿色LED。现代半导体工业生产磷化镓单晶都是在高压合成炉中，采用定向凝固工艺合成磷化镓多晶，进行适当处理后装入高压单晶炉用高压LEC法生长〈111>、〈115>晶向的单晶。为获得掺Zn磷化镓单晶，通常是将掺杂剂Zn和非掺磷化镓多晶一起放入石英埚中，然后在上面放入氧化硼覆盖剂，装入高压单晶炉中生长单晶。由于Zn在磷化镓熔点时(1467°C)的饱和蒸汽压接近5MPa，因此在单晶生长过程中，不断有Zn从磷化镓熔体中挥发出来，使氧化硼覆盖剂变黑，影响观察，严重影响引晶和用浮舟控制晶体直径，使单晶成品率变低。同时，由于Zn的挥发，加上Zn在磷化镓中很低的有效分凝系数，使单晶的掺杂浓度很难控制。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于提供一种磷化镓多晶体中掺锌方法，采用该方法能够很好的控制掺杂浓度，采用此方法合成的多晶进行单晶拉制时又不至于有太多的锌挥发，提高单晶成品率。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]这种磷化镓多晶体中掺锌方法，它是一种在磷化镓多晶合成过程中掺入锌杂质，其中，将锌放入装镓的石墨管中，将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，将镓端升温、磷端升温，到达温度后开始合成，移动石英反应管，对磷端进行升温，测试合成好的掺锌磷化镓多晶头尾杂质浓度。
[0007]它包括以下具体步骤:
[0008]1.将I~8克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的1/2~2/3处；
[0009]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为8~13cm ；
[0010]3.将镓端温度升至1450~1500°C，将磷端温度升温至520~540°C开始合成；[0011]4.以7~8厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以30~40°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0012]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶掺杂浓度不小于2X 1018cm_3。
[0013]高压区熔合成炉为公知的设备，
[0014]合适宽度的熔区指镓端石墨管加热区长度。
[0015]本发明的优点是:
[0016]由于采用高压区熔合成，将锌放置在合适位置，通过控制磷端温度，进而控制磷蒸汽压，抑制了锌的蒸发，合适宽度的熔区又能使锌在整根磷化镓多晶锭中更均匀分布。
[0017]采用本发明合成的磷化镓多晶，可以直接用于拉制掺锌磷化镓单晶，而不用在单晶拉制时另外加入杂质锌。因此，单晶拉制过程减少了锌的挥发，便于拉晶过程的观察，有利于提高单晶成品率，又能很好地控制单晶的掺杂浓度。
【专利附图】
【附图说明】[0018]图1是本发明一种磷化镓多晶体中掺锌方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0019]本发明一种磷化镓多晶体中掺锌方法采用设备为高压合成炉。
[0020]下面以具体实施例对本发明做进一步说明:
[0021]实施例1:
[0022]1.将I克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的1/2处；
[0023]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉加热合成，熔区长度设定为8cm ；
[0024]3.将镓端温度升至1470°C，将磷端温度升温至520°C开始合成；
[0025]4.以7厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以30°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0026]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶头部掺杂浓度为3.6 X IO18CnT3。
[0027]实施例2:
[0028]1.将3克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的1/2处；
[0029]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为9cm ；
[0030]3.将镓端温度升至1480°C，将磷端温度升温至525°C开始合成；
[0031]4.以7.5厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以35°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0032]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶头部掺杂浓度为8.4 X IO18CnT3。
[0033]实施例3:
[0034]1.将4克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的5/9处；
[0035]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为IOcm ；[0036]3.将镓端温度升至1485°C，将磷端温度升温至530°C开始合成；
[0037]4.以7.6厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以33°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0038]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶头部掺杂浓度为1.5X 1019cm_3。
[0039]实施例4:
[0040]1.将7克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的2/3处；
[0041]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为12cm ；
[0042]3.将镓端温度升至1490°C，将磷端温度升温至535°C开始合成；
[0043]4.以8厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以36°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0044]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶头部掺杂浓度为2.3 X IO19CnT3。
[0045]实施例5:
[0046]1.将8克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的2/3处；
[0047]2.将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为13cm ；
[0048]3.将镓端温度升至1500°C，将磷端温度升温至540°C开始合成；
[0049]4.以8厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以40°C /小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程；
[0050]5.将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度。得到的磷化镓多晶头部掺杂浓度为3.8 X IO19CnT3。
【权利要求】
1.一种磷化镓多晶体中掺锌方法，其特征在于:它是一种在磷化镓多晶合成过程中掺入锌杂质，其中，将锌放入装镓的石墨管中，将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，将镓端升温、磷端升温，到达温度后开始合成，移动石英反应管，对磷端进行升温，测试合成好的掺锌磷化镓多晶头尾杂质浓度。
2.根据权利要求1所述的一种磷化镓多晶体中掺锌方法，其特征在于:包括以下步骤: 1).将I~8克锌放在已装入镓的石墨管中，放置在离石墨管头部的1/2~2/3处； 2).将石墨管封在石英反应管中，放入高压区熔合成炉，熔区长度设定为8~13cm； 3).将镓端温度升至1450~1500°C，将磷端温度升温至520~540°C开始合成； 4).以7~8厘米/小时的速度移动石英反应管，同时以30~40°C/小时的升温速率对磷端进行升温，完成合成过程； 5).将合成好的掺锌磷化镓多晶取出后，测试其头尾杂质浓度，得到的磷化镓多晶掺杂浓度不小于2 X 1018 cm_3o
【文档编号】C30B25/00GK103866390SQ201210535514
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】林泉, 邢媛媛, 马英俊, 张洁 申请人:有研光电新材料有限责任公司