Контейнер для получения заготовок из халькогенидов цинка и кадмия методом сублимации

Контейнер для получения заготовок из халькогенидов цинка и кадмия методом сублимации, включающий камеру роста, в которой размещена подложка, и исходный материал, разделенные пористой перегородкой, отличающийся тем, что, с целью получения слоистых структур и снижения испарения подложки, контейнер снабжен втулкой с внутренним выступом, на котором установлена подложка, в выступах выполнены сквозные каналы для подачи паров исходного материала к боковым поверхностям подложки, снабжен экраном из жаропрочного и инертного к получаемой заготовке материала, расположенным на верхнем торце втулки.

Изобретение относится к устройствам для выращивания материалов из газовой фазы и может быть использовано при получении слоистых структур, в частности для элементов, работающих в инфракрасной области спектра.
Наиболее близким техническим решением является контейнер, конструкция которого описана в авт.св. СССР N 1047227, кл. C 30 B 23/00, 1981. Контейнер состоит из загрузочной камеры, технологической пористой прокладки и съемной крышки, на которой происходит осаждение вещества. В данном контейнере выращивали поликристаллические диски из селенида цинка толщиной 8 15 мм, диаметром до 100 150 мм с однородной структурой по толщине и сечению.
Недостатком известной конструкции контейнера является следующее: при нанесении защитного слоя сульфида цинка на подложку из селенида цинка температура, при которой наносится слой, составляет 650 850^oC. При этих температурах селенид цинка имеет достаточную упругость пара, что приводит к испарению исходной заготовки (подложки) как с торцовой, так и обратной стороны, что в конечном итоге ведет к большой потере исходного материала и последующему браку изделия в целом.
Целью предлагаемого изобретения является получение слоистых структур и снижение испарения подложки.
Поставленная цель достигается тем, что контейнер для получения заготовок из халькогенидов цинка и кадмия методом сублимации, включающий загрузочную камеру и подложку с крышкой, разделенные пористой перегородкой, снабжен втулкой с внутренним выступом, на котором установлена подложка, и экраном из жаропрочного и инертного к получаемой заготовке материала, расположенным на верхнем торце втулки, а в выступах втулки выполнены сквозные каналы для подачи паров исходного материала к торцовой поверхности подложки.
Новым в конструкции контейнера является втулка с внутренним выступом, в котором выполнены сквозные каналы для подачи паров исходного материала к торцовой поверхности подложки и экран из жаропрочного и инертного к получаемой заготовке материала.
На чертеже представлена схема контейнера для получения заготовок из халькогенидов цинка и кадмия методом сублимации.
Контейнер включает камеру 1 роста, исходный материал 2, отделенный пористой перегородкой 3 от подложки 4 из селенида цинка, установленной на внутреннем выступе втулки 5, имеющей сквозные каналы для подачи паров исходного материала к подложке. Подложка закрыта экраном 6 из жаропрочного и инертного к получаемой заготовке материала и прижата крышкой 7. Исходный сульфид цинка испаряется и конденсируется на нижней и боковых поверхностях подложки 4, образуя защитный слой 8.
Контейнер работает следующим образом.
В камеру 1 засыпают исходный материал 2 (сырье), устанавливают пористую перегородку 3. Во втулку 5 на внутренний выступ помещают подложку 4 из поликристаллического селенида цинка. Втулку 5 с подложкой 4 устанавливают в камеру 1. Наружную и боковые поверхности подложки 4 закрывают экраном 6 и прижимают крышкой 7.
После загрузки и сборки контейнера его устанавливают в вакуумную печь. После достижения в печи остаточного давления 1,3 (10^-2 - 10^-3) Па производят нагрев контейнера с градиентом температуры по его высоте. Например, при нанесении защитного слоя из сульфида цинка температура испарения сульфида цинка составляет 1000 1080^oC, температура осаждения составляет 650 850^oC. Пары сульфида цинка проходят через пористую перегородку 3, которая препятствует улету твердых частиц испаряемого сырья и присутствующих в ней примесей, и конденсируются на поверхности заготовки селенида цинка, при этом пар проходит через сквозные каналы в выступе втулки 5 и конденсируется на торцовой поверхности подложки 4 из селенида цинка, что предотвращает ее испарение. Боковые поверхности подложки 4 защищает от испарения экран 6 (металлическая фольга, например, из титана толщиной 0,05 мм), который плотно прижимают к поверхности подложки 4 крышкой 7 контейнера.
При использовании контейнера без экрана 6 в процессе нанесения покрытия (слоя 8) происходит следующее: графитовые детали после их шлифовки и полировки имеют шероховатость, так как структура графита пористая. Поэтому в процессе нанесения покрытия (слоя 8) обратная поверхность подложки 4 из селенида цинка начинает испаряться. Перенос материала (испарение) осуществляется на шероховатую поверхность крышки 7 (в поры), а также в печь через зазор между крышкой 7 и подложкой 4. Образовавшийся пористый слой в подложке 4 из селенида цинка в процессе нанесения перемещается в глубь материала, что приводит к его браку.
При использовании контейнера без графитовой втулки 5 с внутренним выступом и сквозными каналами доступ пара к боковым поверхностям подложки 4 закрыт. Температура осаждения слоя 8 сульфида цинка составляет 650 - 850^oC, поэтому подложка 4 из селенида цинка начинает испаряться, что также ведет к браку.
Предлагаемая конструкция контейнеров изготовлена и испытана при выращивании двухслойных заготовок диаметром 350 мм. Толщина защитного слоя после нанесения составляет 1,5 3 мм. После механической обработки толщина защитного слоя составляет 0,5 1 мм. Боковые и обратная стороны исходной пластины не имеют следов испарения. Пластины с нанесенным защитным слоем из сульфида цинка удовлетворяют техническим требованиям и использованы для изготовления входного люка изделия Ю-605.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых кристаллов из газовой фазы. Цель - получение слоистых структур и снижение испарения подложки. Контейнер включает камеру с исходным материалом и подложкой, разделенными пористой перегородкой. Подложка размещена на внутреннем выступе втулки. В выступах выполнены сквозные каналы для подачи паров исходного материала к подложке. Подложка снабжена экраном из жаропрочного и инертного к ней материала. Получена двухслойная заготовка ZnS/ZnSe диаметром 350 мм. Толщина защитного слоя составляет 1,5 - 3 мм. Поверхности подложки не имеют следов испарения. 1 ил.