本發(fā)明涉及磷化銦制備，具體為一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置。

背景技術(shù)：

1、磷化銦是一種重要的半導體材料，具有高電子遷移率、寬禁帶寬度、高光電轉(zhuǎn)換效率等。廣泛應用于光模塊、傳感器、高端射頻器件、太陽電池等領(lǐng)域。磷化銦在熔點以上具有較大的離解壓，這使得在合成過程中需要控制較高的溫度和壓力。磷化銦多晶的制備難度極大，傳統(tǒng)上是通過注入合成法和水平擴散法來制備。這兩種方法中注入合成法合成效率高、純度高，但是技術(shù)門檻高。水平擴散法技術(shù)簡單，但是效率低且制備材料純度較低。

2、本專利發(fā)明了一種磷化銦合成方法可以直接實現(xiàn)液態(tài)磷和銦的低溫快速融合制備高純磷化銦多晶。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置，解決了傳統(tǒng)制備效率低且材料純度低的問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

5、一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，包括爐體，所述爐體內(nèi)部的中部設(shè)置有坩堝支撐，所述坩堝支撐的上表面設(shè)置有石英坩堝，所述石英坩堝的外壁套設(shè)有加熱器，所述石英坩堝的內(nèi)部設(shè)置有多孔石英板，所述多孔石英板的板身開設(shè)有多個阻擋孔，所述多孔石英板上表面的中心處固定連接有輔助桿，所述爐體內(nèi)頂面的中心處固定連接有籽晶桿，所述籽晶桿的下端設(shè)置有籽晶；

6、通過上述技術(shù)方案，通過簡單基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)作為該制備方法的支撐，從而可有效的降低該方法的制備預算，避免了需要采購專用制備設(shè)備而造成制備預算較大的問題。

7、進一步地，所述爐體壁體的一側(cè)設(shè)置有壓力表，所述爐體靠近壓力表一側(cè)外壁的下端固定連接有氣路，所述加熱器的外壁套設(shè)有保溫套，所述坩堝支撐的下表面固定連接有坩堝桿，所述石英坩堝的一側(cè)設(shè)置有測溫熱電偶；

8、通過上述技術(shù)方案，通過壓力表可更好的對內(nèi)部的壓力進行檢測，再通過氣路可使該裝置更好的運行，再通過保溫套可有效的提升該設(shè)備的保溫效果，再通過測溫熱電偶可更好的對該設(shè)備內(nèi)的溫度進行檢測。

9、進一步地，所述多孔石英板的上端分別設(shè)置有銦和氧化硼，所述多孔石英板的下端設(shè)置有紅磷；

10、通過上述技術(shù)方案，多孔石英板作為一種重要的組件，在反應過程中不僅起到物理隔離的作用，還能夠優(yōu)化和控制反應條件，從而提高磷化銦的合成效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

11、進一步地，所述多孔石英板通過輔助桿實現(xiàn)上下運動和轉(zhuǎn)動；

12、通過上述技術(shù)方案，通過輔助桿在爐體上端壁體進行滑動和旋轉(zhuǎn)，從而可更好將多孔石英板進行提升和轉(zhuǎn)動。

13、進一步地，所述多孔石英板上的阻擋孔的直徑為2-3mm，且每個紅磷顆粒的最大直徑大于阻擋孔的直徑；

14、通過上述技術(shù)方案，能夠顯著提高磷化銦的合成效率。

15、進一步地，一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法，包括以下步驟：

16、s1.首先將紅磷放置在石英坩堝內(nèi)，在紅磷上放置多孔石英板，在多孔石英板上方放置氧化硼和銦；

17、s2.給爐體抽真空至10-5～10pa，然后沖入惰性氣體壓力至100mpa以上；

18、s3.在給石英坩堝加熱到500℃以后，以1-2℃/min的速率加熱至700℃，實現(xiàn)液態(tài)磷和銦的混合融合為磷-銦熔體，靜置5-20min后，熔體散熱至700℃后，形成磷化銦多晶；

19、s4.給石英坩堝繼續(xù)加熱至1150℃，提起并移動多孔石英板遠離石英坩堝上方，然后下降籽晶，接觸磷-銦熔體后提拉出晶體；

20、s5.給爐體泄壓，取出晶體。

21、通過上述技術(shù)方案，配合簡單的裝置，簡化了整體工藝流程，降低了技術(shù)門檻，使得磷化銦的生產(chǎn)更具可操作性，且在磷化銦的合成領(lǐng)域提供了一種創(chuàng)新且有效的解決方案。

22、（三）有益效果

23、本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置。具備以下有益效果：

24、1、本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置，通過直接將液態(tài)磷與銦混合，能夠顯著提高磷化銦的合成效率，相比傳統(tǒng)方法可以更快地獲得目標產(chǎn)品，且通過高壓惰性氣體的使用，能夠有效控制反應環(huán)境，防止反應中可能出現(xiàn)的副反應，確保反應的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的質(zhì)量。

25、2、本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置，利用1-2℃/min的加熱速率，能夠在較低溫度下實現(xiàn)液態(tài)磷和銦的快速融合，降低了能量消耗和對設(shè)備的要求，且通過多孔石英板的設(shè)計，實現(xiàn)了對熔體的有效控制，使得晶體生長過程更加穩(wěn)定，便于獲得質(zhì)量更高的晶體。

26、3、本發(fā)明提供了一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置，該方法簡化了整體工藝流程，降低了技術(shù)門檻，使得磷化銦的生產(chǎn)更具可操作性。

技術(shù)特征：

1.一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，包括爐體（1），其特征在于：所述爐體（1）內(nèi)部的中部設(shè)置有坩堝支撐（11），所述坩堝支撐（11）的上表面設(shè)置有石英坩堝（12），所述石英坩堝（12）的外壁套設(shè)有加熱器（3），所述石英坩堝（12）的內(nèi)部設(shè)置有多孔石英板（7），所述多孔石英板（7）的板身開設(shè)有多個阻擋孔（8），所述多孔石英板（7）上表面的中心處固定連接有輔助桿（2），所述爐體（1）內(nèi)頂面的中心處固定連接有籽晶桿（17），所述籽晶桿（17）的下端設(shè)置有籽晶（16）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，其特征在于：所述爐體（1）壁體的一側(cè)設(shè)置有壓力表（15），所述爐體（1）靠近壓力表（15）一側(cè)外壁的下端固定連接有氣路（14），所述加熱器（3）的外壁套設(shè)有保溫套（13），所述坩堝支撐（11）的下表面固定連接有坩堝桿（10），所述石英坩堝（12）的一側(cè)設(shè)置有測溫熱電偶（6）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，其特征在于：所述多孔石英板（7）的上端分別設(shè)置有銦（5）和氧化硼（4），所述多孔石英板（7）的下端設(shè)置有紅磷（9）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，其特征在于：所述多孔石英板（7）通過輔助桿（2）實現(xiàn)上下運動和轉(zhuǎn)動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的裝置，其特征在于：所述多孔石英板（7）上的阻擋孔（8）的直徑為2-3mm，且每個紅磷（9）顆粒的最大直徑大于阻擋孔（8）的直徑。

6.一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法，其中，該方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法以及裝置，涉及磷化銦制備技術(shù)領(lǐng)域。該利用液態(tài)磷與銦合成磷化銦的方法，S1.將紅磷放置在石英坩堝內(nèi)，在紅磷上放置多孔石英板，在多孔石英板上方放置氧化硼和銦；S2.給爐體抽真空至10?5～10Pa，沖入惰性氣體壓力至100MPa以上；S3.給石英坩堝加熱到500℃以后，以1?2℃/min的速率加熱至700℃，實現(xiàn)液態(tài)磷和銦的混合融合為磷?銦熔體，靜置5?20min后，熔體散熱至700℃后，形成磷化銦多晶，S4.給石英坩堝繼續(xù)加熱至1150℃，提起并移動多孔石英板遠離石英坩堝上方，然后下降籽晶，接觸磷?銦熔體后提拉出晶體，S5.給爐體泄壓，取出晶體。本發(fā)明中，該方法簡化了整體工藝流程，降低了技術(shù)門檻，使得磷化銦的生產(chǎn)更具可操作性。

技術(shù)研發(fā)人員：王書杰,孫聶楓,顧占彪,邵會民,姜劍,康永,谷偉俠
受保護的技術(shù)使用者：中國電子科技集團公司第十三研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15