專利名稱：磷化鍺鋅的多晶合成與單晶生長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷化鍺鋅晶體的合成與生長的方法。
技術(shù)背景磷化鍺鋅，化學(xué)式為ZnGeP2，它的單晶是一種性能優(yōu)越的中遠(yuǎn)紅外波段 非線性光學(xué)晶體非線性系數(shù)高，d36達(dá)到75pm/V;透光波段寬0.7-13拜， 在很寬的波長范圍內(nèi)都能夠?qū)崿F(xiàn)相位匹配，C02激光器、Nd:YAG(Nd:Y3Al50！2) 激光器、Ti寶石(Ti:Al203)激光器、Ho:Tm:LYF(Ho:Tm:YLiF4)激光器等可以作 為泵浦源；熱導(dǎo)率高，熱透鏡效應(yīng)低，不易造成晶體和光學(xué)元件的損傷；光損 傷閾值高。由于磷化鍺鋅單晶具有優(yōu)異的性能，利用它作為光參量振蕩、光參量放大、 二次諧波、四次諧波等的非線性介質(zhì)材料，可以在中、遠(yuǎn)紅外波段的頻率轉(zhuǎn)換 方面，尤其是對激光功率要求較高的領(lǐng)域，獲得廣闊的應(yīng)用前景，如紅外光譜、 紅外醫(yī)療器械、藥物檢測、紅外光刻、大氣中有害物質(zhì)的監(jiān)測、遠(yuǎn)距離化學(xué)傳 感、紅外激光定向干擾、夜視儀等。磷化鍺鋅單晶是由磷化鍺鋅多晶定向生長形成的晶體，磷化鍺鋅多晶的合 成可以采用單溫區(qū)合成方法，但是該方法合成速率低、每次合成量小，而且由 于磷蒸氣壓高，合成過程中易發(fā)生爆炸；磷化鍺鋅單晶生長可以采用水平溫梯 法，該方法生長晶體橫截面為半圓形，晶體尺寸小，且加工器件時(shí)，存在材料 浪費(fèi)。磷化鍺鋅單晶的生長中一般存在磷化鋅等物相，其密度低于磷化鍺鋅， 所以水平生長也不利于排除這些雜質(zhì)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決目前磷化鍺鋅多晶的合成方法存在合成速率低的問題，磷 化鍺鋅單晶的生長方法存在不易排出雜質(zhì)的問題，而提供磷化鍺鋅的多晶合成的方法與單晶生長的方法。本發(fā)明的磷化鍺鋅的多晶合成的方法按如下步驟進(jìn)行 一、選用純度為 99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1:1: 2 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再將石英管放入水平合成 爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度為400 600°C，高溫區(qū)溫度為 900~1080°C,保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫；即得到磷化鍺鋅多晶料。本發(fā)明的磷化鍺鋅單晶采用原核生長的方法，原核生長磷化鍺鋅單晶的方 法按如下步驟進(jìn)行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1: 1: 2 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真 空密封，再將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的 低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫 度為400~600°C，高溫區(qū)溫度為900 1080°C，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫， 即得到磷化鍺鋅多晶料；三、將步驟二得到的磷化鍺鋅多晶料放入坩堝中，將 坩堝置于石英管中抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以坩 堝最下端的水平切線為基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線以上的溫度高于1026°C，基準(zhǔn)線以下 的溫度低于1026"C，保溫至坩堝內(nèi)物料全部融化后，再以每小時(shí)小于8mm的 速度下降坩堝，直至物料全部結(jié)晶，坩堝停止下降，再以每小時(shí)1 2(TC的降 溫速度降溫至90(TC后，以每小時(shí)10 50'C的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)M io(rc的降溫速度降溫至40(rc，單晶爐斷電，降至室溫；即得到磷化鍺鋅單晶。本發(fā)明的磷化鍺鋅單晶的另一種生長方法采用有籽晶生長的方法，有籽晶生長磷化鍺鋅的方法按如下步驟進(jìn)行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、 磷按摩爾比為l: 1: 2 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟 置于石英管中抽真空密封，再將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟 位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、 升溫使低溫區(qū)溫度為400 600。C，高溫區(qū)溫度為900 1080。C，保溫3小時(shí)以上， 再降溫至室溫，即得到磷化鍺鋅多晶料；三、選取定向的磷化鍺鋅單晶作為籽 晶，將籽晶置于坩堝內(nèi)底部的籽晶阱內(nèi)，再將磷化鍺鋅多晶料放入坩堝中，將 坩堝置于石英管中抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以此 時(shí)籽晶與多晶料的接觸處為基準(zhǔn)，使籽晶與多晶料的接觸處的溫度低于 1026'C，或者保證至少有5mm厚的籽晶不熔，多晶料部分的溫度高于1027°C,保溫至坩堝內(nèi)的多晶料全部融化后，以每小時(shí)小于8mm的速度下降坩堝，直 至物料全部結(jié)晶，坩堝停止下降，再以每小時(shí)1 2(TC的降溫速度降溫至90(TC 后，以每小時(shí)10 5(TC的降溫速度降溫至600'C，最后以每小時(shí)20 100'C的降 溫速度降溫至40(TC，單晶爐斷電，降至室溫，即得到磷化鍺鋅單晶。本發(fā)明中利用籽晶生長了磷化鍺鋅單晶，其中籽晶是磷化鍺鋅單晶通過常 規(guī)定向和切割方法得到的具有一定晶體取向的晶體。本發(fā)明中多晶合成方法與單晶生長方法的合成舟材質(zhì)為石墨、玻碳、石英 玻璃或氮化硼。本發(fā)明中單晶生長方法的坩堝材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。 本發(fā)明具有合成速率高、易排出雜質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。磷化鍺鋅多晶的合成速率比 以往的方法提高了 50%~90%，在晶體的生長過程中，由于坩堝是垂直放置的， 高溫的時(shí)候磷化鍺鋅多晶料在沸騰狀態(tài)將雜質(zhì)全部排到坩堝的頂部，所以雜質(zhì) 容易去除，得到高質(zhì)量晶體，在單晶生長的過程中，采用坩堝下降逐級降溫的 方法進(jìn)行冷卻結(jié)晶，保證了晶體生長的一致性，而且加入定向的磷化鍺鋅單晶 作為引晶，能生長出所需生長方向的磷化鍺鋅單晶，生長出的磷化鍺鋅單晶經(jīng) XRD衍射儀檢測，晶體的生長方向與籽晶的取向相一致。本發(fā)明合成的磷化 鍺鋅多晶經(jīng)X-射線衍射測得磷化鍺鋅圖譜如圖1所示，a線標(biāo)準(zhǔn)磷化鍺鋅的X 射線粉末衍射譜圖，b線為本發(fā)明合成的磷化鍺鋅多晶的X射線粉末衍射譜圖， 說明本發(fā)明合成的磷化鍺鋅多晶純度高。 '


圖1本發(fā)明是合成的磷化鍺鋅多晶料XRD譜圖，圖2為本發(fā)明采用有籽 晶方法生長的磷化鍺鋅單晶。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的磷化鍺鋅的多晶合成的方法按如下步驟進(jìn) 行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為l: 1: 2-2.005的 比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再將 石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置 鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度在400-600 。C，高溫區(qū)溫度為900 1080°C，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫；即得到磷化鍺鋅多晶料。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中升 溫使低溫區(qū)溫度在440 56(TC，高溫區(qū)溫度為930~1050°C。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度在480~520°C ，高溫區(qū)溫度為980 100(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度在50(TC，高溫區(qū)溫度為99(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施 方式一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟二中保 溫4小時(shí)以上。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中的 合成舟的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是步驟一中鋅、 鍺、磷按摩爾比為l: 1: 2的比例定量。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相 同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式的磷化鍺鋅單晶原核生長的方法按如下步驟 進(jìn)行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1:1: 2~2.005 的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再 將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放 置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度為400~600°C，高溫區(qū)溫度為900 1080。C，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫，即 得到磷化鍺鋅多晶料；三、將步驟二得到的磷化鍺鋅多晶料放入柑堝中，將柑堝置于石英管中抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以坩堝最下端的水平切線為基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線以上的溫度高于1026°C，基準(zhǔn)線以下的 溫度低于1026-C，保溫至坩堝內(nèi)物料全部融化后，再以每小時(shí)小于8mm的速 度下降坩堝，直至物料全部結(jié)晶，坩堝停止下降，再以每小時(shí)1 20。C的降溫 速度降溫至900。C后，以每小時(shí)10 50。C的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)20 100。C的降溫速度降溫至40(TC，單晶爐斷電，降至室溫；即得到磷化 鍺鋅單晶。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度為440 56(TC，高溫區(qū)溫度為930 105(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟二中升 溫使低溫區(qū)溫度為480 520'C，高溫區(qū)溫度為980 100(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度為500°C，高溫區(qū)溫度為99(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí) 施方式八相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟二中保溫4小時(shí)以上。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟一中 的合成舟的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí) 施方式八相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中 的坩堝的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施 方式八相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中基準(zhǔn)線以上的溫度高于1080°C，基準(zhǔn)線以下的溫度低于IOO(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中基準(zhǔn)線以上的溫度高于1027°C，基準(zhǔn)線以下的溫度低于1025°C。其它步驟及 參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中以每小時(shí)2 6mm的速度下降坩堝。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中以每小時(shí)4mm的速度下降坩堝。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中首先以每小時(shí)4-16。C的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)20 40。C的降溫 速度降溫至600。C，最后以每小時(shí)40 8(TC的降溫速度降溫至40(TC。其它步 驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中首先以每小時(shí)8 12'C的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)25 35'C的降溫 速度降溫至60(TC，最后以每小時(shí)50 7(TC的降溫速度降溫至40(TC。其它步 驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中首先以每小時(shí)l(TC的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)3(TC的降溫速 度降溫至60(TC，最后以每小時(shí)6(TC的降溫速度降溫至40(TC。其它步驟及參 數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
二十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八的不同點(diǎn)是步驟三中柑堝以每小時(shí)大于0并小于8mm的速度下降。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施 方式八相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式的磷化鍺鋅單晶有籽晶生長的方法按如 下步驟進(jìn)行一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1:1: 2-2.005 的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再 將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放 置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度為 400~600°C，高溫區(qū)溫度為900 108(TC，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫，即 得到磷化鍺鋅多晶料；三、選取定向的磷化鍺鋅單晶作為籽晶，將籽晶置于柑 堝內(nèi)底部的籽晶阱內(nèi)，再將磷化鍺鋅多晶料放入坩堝中，將坩堝置于石英管中 抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以此時(shí)籽晶與多晶料的 接觸處為基準(zhǔn)，使籽晶與多晶料的接觸處的溫度低于1026°C，或者保證至少 有5mm厚的籽晶不熔，多晶料部分的溫度高于1027°C，保溫至坩堝內(nèi)的多晶 料全部融化后，以每小時(shí)小于8mm的速度下降坩堝，直至物料全部結(jié)晶，坩 堝停止下降，再以每小時(shí)1 2(TC的降溫速度降溫至卯0。C后，以每小時(shí)10~50°C 的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)20 100。C的降溫速度降溫至400°C，單晶爐斷電，降至室溫，即得到磷化鍺鋅單晶。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度為440 56(TC，高溫區(qū)溫度為930 1050。C。其它步驟 及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟二中升溫使低溫區(qū)溫度為480 520°C，高溫區(qū)溫度為980~1000°C。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟二中升溫使低溫區(qū)溫度為50CTC,高溫區(qū)溫度為99(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟二中保溫4小時(shí)以上。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟一中的合成舟的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
二十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟三中的坩堝的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。其它步驟及參數(shù)與具 體實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟三中籽晶與多晶的接觸處的溫度低于1000°C，或者保證至少有6mm厚的籽晶 不熔。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟三中以每小時(shí)1 7mm的速度下降坩堝。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二 十三相同。
具體實(shí)施方式
三十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
的二十三的不同點(diǎn)是 步驟三中以每小時(shí)5mm的速度下降坩堝。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二 十三相同。
具體實(shí)施方式
三十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟三中首先以每小時(shí)4 16。C的降溫速度降溫至900。C后，再以每小時(shí)20 40。C 的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)40 80。C的降溫速度降溫至40(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟三中首先以每小時(shí)8 12'C的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)25 35^ 的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí).50 7(TC的降溫速度降溫至400°C。 其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟三中首先以每小時(shí)l(TC的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)3(TC的降 溫速度降溫至600"C，最后以每小時(shí)6(TC的降溫速度降溫至40(TC。其它步驟 及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步驟三中的籽晶的厚度大于5mm。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二十三的不同點(diǎn)是步 驟三中坩堝以每小時(shí)大于0并小于8mm的速度下降。其它步驟及參數(shù)與具體 實(shí)施方式二十三相同。
具體實(shí)施方式
三十八本實(shí)施方式的磷化鍺鋅單晶有籽晶生長的方法按如 下步驟進(jìn)行 一、選用純度為99.999%的鋅、鍺、磷按摩爾比為1: 1: 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再 將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度為500°C， 高溫區(qū)溫度為1000°C，保溫4小時(shí)，再降溫至室溫，即得到磷化鍺鋅多晶料；三、選取定向的磷化鍺鋅單晶作為籽晶，將籽晶置于坩堝內(nèi)底部的籽晶阱內(nèi)， 再將磷化鍺鋅多晶料放入坩堝中，將坩堝置于石英管中抽真空密封，將密封的 石英管放入坩堝下降單晶爐中，以此時(shí)籽晶與多晶料的接觸處為基準(zhǔn)，使籽晶與多晶料的接觸處的溫度為1000°C,多晶料部分的溫度為1050°C，保溫至柑 堝內(nèi)的多晶料全部融化后，以每小時(shí)5mm的速度下降柑堝，直至物料全部結(jié) 晶，坩堝停止下降，再以每小時(shí)8'C的降溫速度降溫至90(TC后，以每小時(shí)15°C 的降溫速度降溫至60(TC，最后以每小時(shí)40。C的降溫速度降溫至400。C，單晶 爐斷電，降至室溫，即得到磷化鍺鋅單晶。本實(shí)施方式制得的生長的磷化鍺鋅單晶經(jīng)XRD衍射儀檢測，晶體的生長 方向與籽晶的取向相一致。
權(quán)利要求
1、磷化鍺鋅多晶的合成方法，其特征在于磷化鍺鋅的多晶合成的方法按如下步驟進(jìn)行一、選用純度為99.999％以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1∶1∶2～2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度為400～600℃，高溫區(qū)溫度為900～1080℃，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫；即得到磷化鍺鋅多晶料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述磷化鍺鋅多晶的合成方法，其特征在于步驟二中 升溫使低溫區(qū)溫度在440 560°C ，高溫區(qū)溫度為930~1050°C 。
3、 磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于磷化鍺鋅單晶原核生長的方法 按如下步驟進(jìn)行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為h 1: 2 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空 密封，再將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低 溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫度 為400 60(TC，高溫區(qū)溫度為900 108(TC，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫， 即得到磷化鍺鋅多晶料；三、將步驟二得到的磷化鍺鋅多晶料放入柑堝中，將 坩堝置于石英管中抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以坩 堝最下端的水平切線為基準(zhǔn)線，基準(zhǔn)線以上的溫度高于1026°C，基準(zhǔn)線以下 的溫度低于1026'C，保溫至坩堝內(nèi)物料全部融化后，再以每小時(shí)小于8mm的 速度下降坩堝，直至物料全部結(jié)晶，坩堝停止下降，再以每小時(shí)l-20。C的降 溫速度降溫至90(TC后，以每小時(shí)10 50。C的降溫速度降溫至600°C，最后以 每小時(shí)20 10(TC的降溫速度降溫至40(TC，單晶爐斷電，降至室溫；即得到磷 化鍺鋅單晶。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟二 中升溫使低溫區(qū)溫度在500。C，高溫區(qū)溫度為990。C。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟三 中基準(zhǔn)線以上的溫度高于1027°C，基準(zhǔn)線以下的溫度低于1025°C。
6、 磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于磷化鍺鋅單晶有籽晶生長的方法按如下步驟進(jìn)行 一、選用純度為99.999%以上的鋅、鍺、磷按摩爾比為1: 1: 2 2.005的比例定量，將反應(yīng)物放入合成舟內(nèi)，將合成舟置于石英管中抽真空密封，再將石英管放入水平合成爐中，使放置磷的合成舟位于水平合成爐的低溫區(qū)，放置鋅和鍺的合成舟位于水平合成爐的高溫區(qū)；二、升溫使低溫區(qū)溫 度為400 600°C，高溫區(qū)溫度為900~1080°C，保溫3小時(shí)以上，再降溫至室溫， 即得到磷化鍺鋅多晶料；三、選取定向的磷化鍺鋅單晶作為籽晶，將籽晶置于 坩堝內(nèi)底部的籽晶阱內(nèi)，再將磷化鍺鋅多晶料放入坩堝中，將坩堝置于石英管 中抽真空密封，將密封的石英管放入坩堝下降單晶爐中，以此時(shí)籽晶與多晶料 的接觸處為基準(zhǔn)，使籽晶與多晶料的接觸處的溫度低于1026°C，或者保證至 少有5mm厚的籽晶不熔，多晶料部分的溫度高于1027。C，保溫至坩堝內(nèi)的多 晶料全部融化后，以每小時(shí)小于8mm的速度下降坩堝，直至物料全部結(jié)晶， 坩堝停止下降，再以每小時(shí)1 2(TC的降溫速度降溫至90(TC后，以每小時(shí) 10 5(TC的降溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)20 10(TC的降溫速度降溫至 40(TC，單晶爐斷電，降至室溫，即得到磷化鍺鋅單晶。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟二 中保溫4小時(shí)以上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟三 中首先以每小時(shí)4 16t:的降溫速度降溫至90(rC后，再以每小時(shí)20 4(TC的降 溫速度降溫至600°C，最后以每小時(shí)40 80。C的降溫速度降溫至400°C。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟三 中首先以每小時(shí)l(TC的降溫速度降溫至90(TC后，再以每小時(shí)30。C的降溫速 度降溫至600°C，最后以每小時(shí)60。C的降溫速度降溫至400。C。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的磷化鍺鋅單晶的生長方法，其特征在于步驟一 中的合成舟的材質(zhì)為石墨、玻碳、石英玻璃或氮化硼。
全文摘要
磷化鍺鋅的多晶合成與單晶生長的方法，它涉及磷化鍺鋅晶體的合成與生長的方法。本發(fā)明解決了目前磷化鍺鋅多晶的合成方法存在合成速率低的問題，磷化鍺鋅單晶的生長方法存在不易排出雜質(zhì)的問題。本發(fā)明磷化鍺鋅多晶合成按如下步驟進(jìn)行1.定量；2.升溫；即得到磷化鍺鋅多晶料。本發(fā)明磷化鍺鋅單晶原核生長按如下步驟進(jìn)行1.定量；2.升溫；3.坩堝下降、降溫；即得磷化鍺鋅單晶。本發(fā)明磷化鍺鋅單晶有籽晶生長按如下步驟進(jìn)行1.定量；2.升溫；3.坩堝下降、降溫；即得磷化鍺鋅單晶。本發(fā)明多晶的合成具有合成速率高的優(yōu)點(diǎn)，單晶的生長具有易于排雜、晶體方向一致的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C30B1/10GK101235542SQ200710144599
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者夏士興, 楊春暉, 猛 王 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)