温度梯度溶液法生长ZnTe晶体时生长界面的优化设计

殷利迎^1,2，介万奇^1,2，王涛^1,2，周伯儒^1,2，杨帆^1,2，査钢强^1,2

1. 西北工业大学凝固技术国家重点实验室2. 西北工业大学辐射探测材料与器件工业和信息化部重点实验室

摘 要：为了优化用温度梯度溶液法(TGSG)生长ZnTe晶体时的生长界面,设计了一种由莫来石圆筒及其内部的圆柱形石墨芯组成的安瓿支撑结构。用有限元的方法数值模拟了这种支撑结构对生长过程中各种传输现象及生长界面形貌的影响。模拟结果显示,晶体生长开始时,溶液内存在上下两个顺时针方向的涡流。随后,靠近生长界面的涡流很快消失,远离生长界面的涡流逐渐缩小,并向溶液顶部移动。生长界面前的对流消失后,ZnTe溶质以扩散形式向生长界面传输。生长界面最开始为凸界面,待生长至晶锭总长度的1/3处时转为平直界面,之后转为凹界面。生长界面深度始终明显小于未采用本支撑结构时的生长界面,也没有出现生长界面的分段现象。这样的生长界面将有利于提高ZnTe晶体的单晶率及结晶质量。

关键词：ZnTe;晶体生长;温度梯度溶液法(TGSG);数值模拟;生长界面;热溶质对流;