專利名稱：碲鎘汞母液合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種碲鎘汞薄膜液相外延生長(zhǎng)所使用的碲鎘汞母液的合成裝置。
技術(shù)背景紅外焦平面探測(cè)技術(shù)具有光譜響應(yīng)波段寬、可獲得更多地面目標(biāo)信息、能晝夜工作等顯 著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察、毀傷效果評(píng)估以及農(nóng)牧業(yè)、森林資源的調(diào)查、開(kāi) 發(fā)和管理，氣象預(yù)報(bào)，地?zé)岱植?、地髏、火山活動(dòng)，太空天文探測(cè)等軍事和民事領(lǐng)域。碲鎘汞薄膜材料是高性能紅外焦平面探測(cè)器的核心材料，制備這種材料的技術(shù)方法很多， 有液相外延法(LPE)、分子束外延法(MBE)、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法等， 其中液相外延法是一種非常成熟的工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)，而液相外延技術(shù)又分為滑塊式 (Slider)、浸漬式(Dipping)和傾斜式(Tipping),滑塊式是大多數(shù)先進(jìn)國(guó)家都采用的方法。 滑塊式液相外延法就是將碲鎘汞的母液(solution)放在滑塊式外延石墨舟中通過(guò)溫度控制程序 在襯底材料上進(jìn)行碲鎘汞薄膜的生長(zhǎng)。碲鎘汞母液是指碲、鎘、汞三種元素按照一定的配比 在外延之前事先合成好的外延生長(zhǎng)用原材料。由于碲鎘汞母液是決定碲鎘汞薄膜材料組份最 關(guān)鍵的因素，碲鎘汞薄膜材料的組份又決定了紅外焦平面探測(cè)器的探測(cè)波段，因此控制好每 次外延用的碲鎘汞母液組份的一致性是生產(chǎn)碲鎘汞薄膜材料的關(guān)鍵。一般的碲鎘汞母液合成技術(shù)是采用碲、鎘和汞三種元素按目標(biāo)組份稱好抽真空密封于高 純石英管中，然后放入電阻爐中加熱熔化并保溫一定時(shí)間，最后取出冷卻，打開(kāi)石英管，取 出母液砸碎，每次稱取適量母液進(jìn)行外延。由于碲、鎘和汞的分凝系數(shù)不等于1，這樣就造 成母液冷卻后母液料錠中各個(gè)部位三種元素的含量是不同的，因此很難保證每稱取的母液的 組份是一致的；而且合成母液料錠兩端不能使用，可供使用的重量也很小，造成原材料浪費(fèi)、 利用率低、成本難以降低，而且碲鎘汞薄膜外延生長(zhǎng)的重復(fù)性也難以保證。實(shí)用新型內(nèi)容為彌補(bǔ)上述缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種碲鎘汞薄膜液相外延生長(zhǎng)所使用的碲鎘 汞母液的合成裝置，使用其可以克服現(xiàn)有碲鎘汞母液合成技術(shù)固有的組份分凝造成的每次稱 取母液組份不一致的問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)了可供使用的合成母液重量大大增加，提高了原材料的 利用率。一種碲鎘汞母液合成裝置，包括由高純石墨制作的石墨舟，所述石墨舟包括自下而上裝
配在一起的下合成槽、成型槽和上合成槽，所述成型槽位于所述上合成槽內(nèi)，所述下合成槽
的槽的邊緣有一密封定位環(huán)形凸棱，所述上合成槽的槽與所述密封定位環(huán)形凸棱相配合，所
述上合成槽的槽的深度為所述密封定位環(huán)形凸棱的高度與所述成型槽的高度之和，所述成型
槽具有若干個(gè)均勻分布縱向平行排列的獨(dú)立小孔。
本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置，其中所述上合成槽和下合成槽的兩端具有定位板.，通
過(guò)石墨螺釘裝配在一起。
本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置，其中所述獨(dú)立小孔為長(zhǎng)方形。
本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置的使用方法是將碲、鎘、汞三種元素按照碲鎘汞液相 外延的目標(biāo)組份準(zhǔn)確稱量后，裝入高純石墨舟的下合成槽中，成型槽置于上合成槽中，其中 下合成槽的槽寬略小于上合成槽的槽寬和成型槽的寬度，成型槽可以放入上合成槽的槽內(nèi)， 而不會(huì)掉落于下合成槽的槽內(nèi)，上下合成槽通過(guò)密封定位環(huán)形凸棱緊密配合，利用上下合成 槽兩端的同心石墨螺釘固定在一起，在高溫合成前的整個(gè)過(guò)程，上下槽千萬(wàn)不能顛倒翻轉(zhuǎn)。 再將石墨舟放入高純石英管中抽真空燒接密封好，然后將石英管放入搖擺式合成電阻爐中， 調(diào)整爐體結(jié)構(gòu)確保石英管保持水平狀態(tài)，加熱爐體到一定溫度，搖擺爐開(kāi)始搖擺并保溫一定 時(shí)間后，停止搖擺并使?fàn)t體保持水平，最后將爐管旋轉(zhuǎn)180度，確保石墨舟隨之一起旋轉(zhuǎn)180
度，這樣整個(gè)母液的熔體將被均勻地分到石墨舟成型槽的幾十個(gè)獨(dú)立小槽中，使?fàn)t體降到室 溫，取出石英管，切割開(kāi)石英管取出石墨舟，從中取得幾十塊的碲鎘汞母液料錠，每個(gè)料錠 可供一次外延使用，由于每個(gè)料錠是在熔化搖擺混合均勻后分開(kāi)的，這樣它們各自的組份就 都是一致的。
利用本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置合成碲鎘汞薄膜液相外延生長(zhǎng)所使用的碲鎘汞母 液，方法簡(jiǎn)單， 一次碲鎘汞母液合成就能保證幾十次外延母液組份是完全一致的，重復(fù)性和 利用率大大提高，有利于降低成本。


圖1為本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置上合成槽的主視圖； 圖2為本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置成型槽的主視圖； 圖3為本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置下合成槽的主視圖； 圖4為本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置使用時(shí)的主視圖； 圖5為圖4中A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，結(jié)合以下實(shí)施例具體闡述
一種碲鎘汞母液合成裝置，包括由高純石墨制作的石墨舟，石墨舟包括自下而上裝配在
一起的下合成槽3、成型槽2和上合成槽1 (參見(jiàn)圖1和圖3)，成型槽2位于上合成槽1內(nèi)， 下合成槽3的槽的邊緣有一密封定位環(huán)形凸棱，上合成槽1的槽與密封定位環(huán)形凸棱相配合， 上合成槽1的槽的深度為密封定位環(huán)形凸棱的高度與成型槽2的高度之和，成型槽2具有若 干個(gè)均勻分布縱向平行排列的獨(dú)立長(zhǎng)方形小孔4 (參見(jiàn)圖2)，上合成槽1和下合成槽3的兩 端具有定位板5和5'，通過(guò)石墨螺釘裝配在一起。 使用本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置時(shí)
1) 合成前裝料如圖4和圖5所示，將成型槽2置于上合成槽1內(nèi)，碲、鎘、汞原材料按 配方準(zhǔn)確稱量后放入下合成槽3中，再將帶有成型槽2的上合成槽1通過(guò)和下合成槽3 上的密封定位環(huán)形凸棱緊密配合密封，利用上下合成槽1和3兩端的同心石墨螺釘固 定在一起，再將石墨舟放入高純石英管中抽真空燒接密封好。在高溫合成前的整個(gè) 操作過(guò)程中，上下槽千萬(wàn)不能顛倒翻轉(zhuǎn)。
2) 合成過(guò)程將內(nèi)裝石墨舟的石英管置入水平電阻爐內(nèi)固定，通過(guò)調(diào)節(jié)水平電阻爐確 保石墨舟完全水平。待加熱到原材料完全熔化成液態(tài)，電阻爐以一定角度開(kāi)始搖擺， 使內(nèi)部熔液成分充分混合均勻化并保溫一段時(shí)間后，停止搖擺并確保爐體保持水平， 最后將爐管迅速旋轉(zhuǎn)180度，確保石墨舟隨之一起旋轉(zhuǎn)180度，也即上下合成槽1和3 正好顛倒位置，這樣下合成槽3中的母液熔體將被均勻地分到上合成槽1內(nèi)的母液成 型槽2的幾十個(gè)獨(dú)立小槽中，此時(shí)，上下合成槽位置正好顛倒，下合成槽3在上，而 原來(lái)的上合成槽l旋轉(zhuǎn)到下方。
3) 合成后取料待整個(gè)石墨舟溫度降到常溫，切開(kāi)石英管，將石墨舟水平取出打開(kāi)， 此時(shí)，成型槽2內(nèi)的制得的幾十個(gè)小母液塊重量、組分均勻。
合成后的母液經(jīng)液相外延結(jié)果表明，改進(jìn)了液相外延生長(zhǎng)的重復(fù)性，也提高了原材料的 利用率，有利于降低成本。
以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行 限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作 出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種碲鎘汞母液合成裝置，其特征在于包括由高純石墨制作的石墨舟，所述石墨舟包括自下而上裝配在一起的下合成槽(3)、成型槽(2)和上合成槽(1)，所述成型槽(2)位于所述上合成槽(1)內(nèi)，所述下合成槽(3)的槽的邊緣有一密封定位環(huán)形凸棱，所述上合成槽(1)的槽與所述密封定位環(huán)形凸棱相配合，所述上合成槽(1)的槽的深度為所述密封定位環(huán)形凸棱的高度與所述成型槽(2)的高度之和，所述成型槽(2)具有若干個(gè)均勻分布縱向平行排列的獨(dú)立小孔(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碲鎘汞母液合成裝置，其特征在于所述上合成槽(1)和下合 成槽(3)的兩端具有定位板(5， 5')，通過(guò)石墨螺釘裝配在一起。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的碲鎘汞母液合成裝置，其特征在于所述獨(dú)立小孔(4)為長(zhǎng)方形。
專利摘要一種碲鎘汞母液合成裝置，包括由高純石墨制作的石墨舟，所述石墨舟包括自下而上裝配在一起的下合成槽、成型槽和上合成槽，所述成型槽位于所述上合成槽內(nèi)，所述下合成槽的槽的邊緣有一密封定位環(huán)形凸棱，所述上合成槽的槽與所述密封定位環(huán)形凸棱相配合，所述上合成槽的槽的深度為所述密封定位環(huán)形凸棱的高度與所述成型槽的高度之和，所述成型槽具有若干個(gè)均勻分布縱向平行排列的獨(dú)立小孔。利用本實(shí)用新型碲鎘汞母液合成裝置合成碲鎘汞薄膜液相外延生長(zhǎng)所使用的碲鎘汞母液，方法簡(jiǎn)單，一次碲鎘汞母液合成就能保證幾十次外延母液組份是完全一致的，重復(fù)性和利用率大大提高，有利于降低成本。
文檔編號(hào)C30B19/00GK201169651SQ20082007893
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者劉興新, 周立慶, 鋒 鞏 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十一研究所