移動(dòng)加熱器法生長碲鋅鎘晶體的數(shù)值模擬.pdf

1、碲鋅鎘（Cadmium Zinc Telluride，Cd1-xZnxTe）晶體以其優(yōu)異的光電特性，引起了越來越多的研究者的重視，其中Cd0.96Zn0.04Te晶體常被用于制作高性能碲鎘汞紅外探測器的襯底材料，尤其引人注目。但碲鋅鎘晶體生長中存在的生產(chǎn)成本高，制得晶體質(zhì)量差、體積小等問題至今未能有效解決。移動(dòng)加熱器法（Travelling heater method，簡稱THM）作為一種低成本制備大體積、高質(zhì)量單晶體的方法，有望解決上

2、述難題。但THM生長碲鋅鎘晶體也存在生長速度低、工藝參數(shù)不成熟等問題。
　　為了解決上述問題，本文利用Marc有限元仿真模擬軟件模擬研究了THM生長Cd0.96Zn0.04Te晶體的過程，探討了坩堝材質(zhì)、爐膛溫度邊界、生長速度、加速坩堝旋轉(zhuǎn)技術(shù)（Accelerated crucible rotation technique，簡稱ACRT）等工藝參數(shù)的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)選。主要研究內(nèi)容如下：
　　模擬研究了石

3、英、石墨兩種材質(zhì)坩堝對(duì)THM生長碲鋅鎘晶體的影響。通過比較其對(duì)碲溶劑區(qū)和籽晶區(qū)溫度梯度、碲溶劑區(qū)可以達(dá)到的最高溫度、固液界面形狀的影響，并結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件，決定優(yōu)選內(nèi)壁鍍有一薄層碳膜的石英坩堝；
　　模擬研究了晶體最大生長半徑與所需爐膛溫度邊界的關(guān)系。模擬結(jié)果表明：隨著晶體生長半徑的增加，施加的爐膛溫度邊界也需要相應(yīng)地增加；
　　模擬研究了相同晶體生長半徑下不同過熱度對(duì)THM生長碲鋅鎘晶體的影響。通過對(duì)溫度梯度、熱流密度、固

4、液界面形狀的變化的比較研究，認(rèn)為當(dāng)THM生長R=20mm的碲鋅鎘晶體時(shí)過熱約100K左右的爐膛溫度邊界是理想的；
　　模擬研究了生長速度對(duì)THM生長碲鋅鎘晶體的影響，并定性探討了生長半徑與生長速度的關(guān)系。通過不同生長速度對(duì)溫度、溫度梯度、熱流密度、固液界面形狀的影響的比較，認(rèn)為當(dāng)THM生長R=20mm的碲鋅鎘晶體時(shí)，4.6×10-5mm/s的生長速度較佳；
　　探討了ACRT對(duì)THM生長碲鋅鎘晶體的溫場和流場的影響。通過其對(duì)