本發(fā)明涉及一種類似布里奇曼溫場的移動加熱器法生長碲錳鎘晶體的方法，屬特殊晶體生長技術領域。
背景技術：
Cd1-xMnxTe（CdMnTe）是Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體材料，屬于MnTe與CdTe的二元固溶體，是一種性能優(yōu)良的光電材料。CdMnTe具有禁帶寬度大、平均原子序數(shù)高、電阻率高、載流子遷移率壽命乘積大等特點，使其成為了核輻射探測器的熱門備選材料之一。
CdMnTe晶體目前最常用的制備方法是垂直布里奇曼法（VB）和移動加熱器法（THM）。VB法生長溫度較高（﹥1100°C），較高的生長溫度導致缺陷濃度也較大。THM法是引入了Te溶劑的晶體生長方法，可以將晶體的生長溫度從1092～1295℃降到700～900℃。傳統(tǒng)的THM法采用的溫場為溶解界面與結晶界面具有相同的溫度，熔區(qū)中部有最高的溫度，兩個固液界面具有對稱的溫度梯度。這種溫場雖然降低了生長溫度，但是不利于多晶料溶解后作為溶質向生長界面擴散，生長速度較慢，效率較低。
本發(fā)明采用類似布里奇曼溫場的移動加熱器法生長CdMnTe晶體，可以使得多晶料和熔體交融的地方處于較高的溫度下，有利于溶質向結晶界面擴散從而提高晶體的生長速度。此種方法降低了晶體生長溫度，生長過程兼具提純作用，生長速度可與VB法相當，在保證生長晶體性能優(yōu)良的前提下又提高了長晶效率。
技術實現(xiàn)要素：
為克服費用技術的不足，本發(fā)明目的在于提供一種類似布里奇曼溫場的移動加熱器法生長碲錳鎘晶體的方法。
本發(fā)明采用如下技術方案：
一種類似布里奇曼溫場的移動加熱器法生長碲錳鎘晶體的方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）按照化學計量比，將滿足Cd1-xMnxTe的純度分別為7N、5N、7N的高純Cd、Mn、Te原料裝入平底高純石英坩堝中，x=0.1～0.2，然后抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到多晶料；
（2）按照化學計量比，將滿足Cd1-xMnxTe的純度分別為7N、5N、7N的高純Cd、Mn、Te原料放入另一根石英坩堝中，x=0.1～0.2，再向其中加入質量百分數(shù)為30%～40%的過量Te，同樣抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到富Te合金料；
（3）在長晶管中按照籽晶、富Te合金料、多晶料的順序依次填料，抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，其中籽晶的成分與多晶料的成分一樣；
（4）將上面已經(jīng)封結的長晶管放入長晶爐內，長晶爐內的高溫區(qū)、溫度梯度區(qū)和低溫區(qū)的溫度分別設定為850～950℃、750～850℃和550～650℃，使得溫度梯度區(qū)的梯度控制在15℃；晶體生長前，根據(jù)富Te合金料的富Te量通過相圖計算出長晶溫度，要求長晶溫度處在溫度梯度區(qū)溫度范圍內，然后將長晶管中籽晶的中部放在置于長晶溫度點位置，使得長晶管內部的富Te合金料和籽晶的上半部處于液相；調整爐體，之后以0.2～0.4mm/h的速度上升爐體，同時旋轉長晶管，隨著溫度的降低，溶液中的碲錳鎘飽和度下降，溶液區(qū)的底部不斷析出碲錳鎘晶體，頂部則不斷溶解多晶料進行補充，當長晶管經(jīng)過整個溫度梯度區(qū)、多晶料全部溶解完畢時，長晶結束，得到尾部是碲錳鎘-Te混合物的碲錳鎘晶錠；
（5）將得到的晶錠從長晶管中取出，去除尾部的混合物，剩余部分就是長出的碲錳鎘晶體。
本發(fā)明方法的特點在于：
晶體的生長溫度可以從1092～1295℃下降到700～900℃，這將極大地減少來自石英坩堝的雜質對熔體的污染；生長過程是一個區(qū)熔的過程，因此兼具提純作用，可以極大地的降低雜質的濃度；此外，采用的布里奇曼溫場使得多晶料-熔體固液界面處于較高的溫度條件，有利于溶質向結晶界面擴散從而提高晶體生長速度，從而提高生產效率。采用本發(fā)明生長碲錳鎘晶體顯著降低了晶體的生長溫度和晶體中的缺陷濃度，且生長速度較傳統(tǒng)移動加熱器法有了較大的提升。
附圖說明
圖1為類似布里奇曼溫場的移動加熱器法碲錳鎘晶體的生長示意圖和溫場分布圖。
具體實施方式
本發(fā)明通過下面具體實例進行詳細的描述，但是本發(fā)明的保護范圍不受限于這些實施例子。
實施例一：
本發(fā)明實例的具體工藝步驟方法如下所述：
將質量分別為202.34g、10.99g、255.20g的高純Cd、Mn、Te原料裝入平底
高純石英坩堝中，然后抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到多晶料；將質量分別為50.58g、2.75g、63.80g的高純Cd、Mn、Te原料放入另一根石英坩堝中，再向其中加入質量為35.14g的過量Te，同樣抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到富Te合金料；在長晶管中按照籽晶（成分與多晶料相同）、富Te合金料、多晶料的順序依次填料，抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結；將上述的長晶管放入長晶爐內，長晶爐內的高溫區(qū)、溫度梯度區(qū)和低溫區(qū)的溫度分別設定為950℃、850℃和650℃，使得溫度梯度區(qū)的梯度控制在15℃；晶體生長前，將長晶管的底部置于溫度梯度區(qū)的合適位置，同時長晶管的中部和頂部處于高溫區(qū)內，使得長晶管內部的富Te合金料和籽晶的上半部處于液相；調整爐體，之后以0.2mm/h的速度上升爐體，同時旋轉長晶管，隨著溫度的降低，溶液中的碲錳鎘飽和度下降，溶液區(qū)的底部不斷析出碲錳鎘晶體，頂部則不斷溶解多晶料進行補充，當長晶管經(jīng)過整個溫度梯度區(qū)、多晶料全部溶解完畢時，長晶結束，得到尾部是碲錳鎘-Te混合物的碲錳鎘晶錠；將得到的晶錠從長晶管中取出，去除尾部的混合物，剩余部分就是長出的碲錳鎘晶體。
實施例二：
將質量分別為202.34g、10.99g、255.20g的高純Cd、Mn、Te原料裝入平底
高純石英坩堝中，然后抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到多晶料；將質量分別為50.58g、2.75g、63.80g的高純Cd、Mn、Te原料放入另一根石英坩堝中，再向其中加入質量為41.00g的過量Te，同樣抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到富Te合金料；在長晶管中按照籽晶（成分與多晶料相同）、富Te合金料、多晶料的順序依次填料，抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結；將上述的長晶管放入長晶爐內，長晶爐內
的高溫區(qū)、溫度梯度區(qū)和低溫區(qū)的溫度分別設定為900℃、800℃和600℃，使得溫度梯度區(qū)的梯度控制在15℃；晶體生長前，將長晶管的底部置于溫度梯度區(qū)的合適位置，同時長晶管的中部和頂部處于高溫區(qū)內，使得長晶管內部的富Te合金料和籽晶的上半部處于液相；調整爐體，之后以0.3mm/h的速度上升爐體，同時旋轉長晶管，隨著溫度的降低，溶液中的碲錳鎘飽和度下降，溶液區(qū)的底部不斷析出碲錳鎘晶體，頂部則不斷溶解多晶料進行補充，當長晶管經(jīng)過整個溫度梯度區(qū)、多晶料全部溶解完畢時，長晶結束，得到尾部是碲錳鎘-Te混合物的碲錳鎘晶錠；將得到的晶錠從長晶管中取出，去除尾部的混合物，剩余部分就是長出的碲錳鎘晶體。
實施例三：
將質量分別為202.34g、10.99g、255.20g的高純Cd、Mn、Te原料裝入平底
高純石英坩堝中，然后抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到多晶料；將質量分別為50.58g、2.75g、63.80g的高純Cd、Mn、Te原料放入另一根石英坩堝中，再向其中加入質量為46.85g的過量Te，同樣抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結，封結后放入搖擺爐中進行合料，得到富Te合金料；在長晶管中按照籽晶（成分與多晶料相同）、富Te合金料、多晶料的順序依次填料，抽真空至3.0×10-4Pa后進行封結；將上述的長晶管放入長晶爐內，長晶爐內的高溫區(qū)、溫度梯度區(qū)和低溫區(qū)的溫度分別設定為850℃、750℃和550℃，使得溫度梯度區(qū)的梯度控制在15℃；晶體生長前，將長晶管的底部置于溫度梯度區(qū)的合適位置，同時長晶管的中部和頂部處于高溫區(qū)內，使得長晶管內部的富Te合金料和籽晶的上半部處于液相；調整爐體，之后以0.4mm/h的速度上升爐體，同時旋轉長晶管，隨著溫度的降低，溶液中的碲錳鎘飽和度下降，溶液區(qū)的底部不斷析出碲錳鎘晶體，頂部則不斷溶解多晶料進行補充，當長晶管經(jīng)過整個溫度梯度區(qū)、多晶料全部溶解完畢時，長晶結束，得到尾部是碲錳鎘-Te混合物的碲錳鎘晶錠；將得到的晶錠從長晶管中取出，去除尾部的混合物，剩余部分就是長出的碲錳鎘晶體。