本发明涉及一种减少表面缺陷的水平液相外延石墨舟以及一种水平液相外延生长方法,适用于薄膜材料的液相外延生长。
背景技术:
1、液相外延生长由于生长难度低、晶体质量好,是目前碲镉汞外延薄膜的主流制备技术。富碲液相外延又分富碲水平推舟法、垂直浸渍法及倾舟法等制备方法,其中,水平推舟式液相外延技术因具有生长母液用量少、组分容易控制等优点,而得到广泛的应用。
2、石墨舟是水平液相外延制备工艺中最关键的部件,由于石墨良好的机械加工性及化学稳定性,在纯度要求高、制程温度高的复杂结构件加工领域基本都采用石墨材质的工装部件,但石墨舟在运动的过程中易掉碳,掉落的碳沾在衬底表面将影响外延生长,导致外延表面缺陷,若在石墨舟设计及制程过程中不加以控制,碳沾污导致的外延表面缺陷将降低探测器有效像元率,严重影响制程良率。并且,随着红外探测器向高像素小像元的方向发展,对红外敏感材料质量、尤其是外延表面缺陷的尺寸及密度要求也日益提升,因此,优化红外敏感材料质量,减少表面缺陷尺寸及密度,对高性能红外探测器的发展至关重要。
3、目前,为了改善水平液相外延工装掉碳导致的缺陷,多数采用石墨清洗及打磨抛光工艺加以控制,然而这无法防止水平外延滑舟相对运动导致的摩擦掉碳现象。另外还有采用牺牲衬底的方式,将掉落于母液的碳颗粒先生长于牺牲衬底上,提高母液的洁净度再进行正式衬底片的生长,这种方法主要针对母液的洁净度优化,对于衬底掉落的碳颗粒及衬底缺陷导致的外延缺陷无明显的改善作用。
技术实现思路
1、本发明涉及一种减少表面缺陷的水平液相外延石墨舟以及一种水平液相外延生长方法,至少可解决现有技术的部分缺陷。
2、本发明涉及一种水平液相外延石墨舟,包括衬底板、母液板和母液盖板,所述母液板设置在所述衬底板上,所述母液盖板盖合在所述母液板上,
3、所述母液板上设有用于容置生长母液的生长母液槽以及用于容置牺牲母液的牺牲母液槽;
4、所述衬底板上设有衬底槽;
5、所述母液板与所述衬底板之间可相对活动,以致所述衬底槽能够与所述牺牲母液槽与相对或分离,以及所述衬底槽能够与所述生长母液槽与相对或分离。
6、作为实施方式之一,所述母液板上还设有汞挥发导槽,所述汞挥发导槽与所述牺牲母液槽连通。
7、作为实施方式之一,所述母液盖板与所述母液板之间通过螺纹紧固件连接,所述汞挥发导槽与所述母液板上的至少部分螺孔连通。
8、作为实施方式之一,所述汞挥发导槽包括环形导槽和中继导槽,所述生长母液槽和所述牺牲母液槽均分布在所述环形导槽所围合的内环区域中,所述中继导槽连通所述牺牲母液槽与所述环形导槽。
9、作为实施方式之一,所述母液板与所述衬底板之间能够在预设直线方向上相对活动,所述牺牲母液槽与所述生长母液槽沿所述预设直线方向排布。
10、作为实施方式之一,所述母液板上还设有用于承插母液刮除插片的插片槽,所述牺牲母液槽、所述插片槽与所述生长母液槽沿所述预设直线方向排布。
11、作为实施方式之一,所述母液板上还设有汞源保护槽,所述第二汞源保护槽与所述生长母液槽连通。
12、本发明还涉及一种水平液相外延生长方法,采用上述的水平液相外延石墨舟,所述方法包括:
13、在生长母液槽和牺牲母液槽中分别放置母液,将所述水平液相外延石墨舟放入水平外延炉内;
14、使水平外延炉升温至预设温度,使母液融化并均匀化;
15、使水平外延炉降温至母液结晶点,使所述母液板与所述衬底板之间相对活动致所述牺牲母液槽与所述衬底槽相对,进行衬底回融;随后使所述母液板与所述衬底板之间相对活动致所述生长母液槽与所述衬底槽相对,进行外延生长;
16、外延生长结束后,使所述母液板与所述衬底板之间相对活动致所述生长母液槽和所述牺牲母液槽均与所述衬底槽分离。
17、作为实施方式之一,外延生产过程中,使所述水平外延炉按0.06~0.12℃/min进行降温。
18、作为实施方式之一,衬底回融时间为30s~1min。
19、本发明至少具有如下有益效果:
20、本发明中,在设置生长母液槽的基础上,进一步在母液板上设置牺牲母液槽,在外延生长前可以通过牺牲母液对衬底表面进行回融清洗,衬底表面掉落的碳颗粒等污物在回融及拉舟过程中会进入牺牲母液,同时衬底回融对衬底材料沉淀相夹杂物及高温汞蒸气作用产生的衬底缺陷有一定的减轻作用,进一步减少缺陷的形成,因此,本发明能减少衬底表面沾污及缺陷对外延生长的影响,有效地提高外延产品的质量。
1.一种减少表面缺陷的水平液相外延石墨舟,包括衬底板、母液板和母液盖板,所述母液板设置在所述衬底板上,所述母液盖板盖合在所述母液板上,其特征在于:
2.如权利要求1所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述母液板上还设有汞挥发导槽,所述汞挥发导槽与所述牺牲母液槽连通。
3.如权利要求2所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述母液盖板与所述母液板之间通过螺纹紧固件连接,所述汞挥发导槽与所述母液板上的至少部分螺孔连通。
4.如权利要求2或3所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述汞挥发导槽包括环形导槽和中继导槽,所述生长母液槽和所述牺牲母液槽均分布在所述环形导槽所围合的内环区域中,所述中继导槽连通所述牺牲母液槽与所述环形导槽。
5.如权利要求1所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述母液板与所述衬底板之间能够在预设直线方向上相对活动,所述牺牲母液槽与所述生长母液槽沿所述预设直线方向排布。
6.如权利要求5所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述母液板上还设有用于承插母液刮除插片的插片槽,所述牺牲母液槽、所述插片槽与所述生长母液槽沿所述预设直线方向排布。
7.如权利要求1所述的水平液相外延石墨舟,其特征在于:所述母液板上还设有汞源保护槽,所述汞源保护槽与所述生长母液槽连通。
8.一种水平液相外延生长方法,其特征在于,采用权利要求1至7任一项所述的水平液相外延石墨舟,所述方法包括:
9.如权利要求8所述的水平液相外延生长方法,其特征在于,外延生产过程中,使所述水平外延炉按0.06~0.12℃/min的速度进行降温。
10.如权利要求8所述的水平液相外延生长方法,其特征在于,衬底回融时间为30s~1min。
