技术领域
[0001] 本实用新型属于红外探测器制造领域，涉及一种碲镉汞
薄膜材料，具体涉及一种碲镉汞液相
外延生长源定量合成的装置。
背景技术
[0002] 碲镉汞薄膜材料是制造红外探测器芯片的主要材料之一，碲镉汞液相外延是由生长源中析出碲镉汞并沉积在衬底上生成碲镉汞单晶薄膜材料的一种工艺。现有碲镉汞的液相外延生长源合成方法是将碲、镉、汞单质按一定比例放于
石英管内，在排气台上抽高
真空后使用氢
氧焰烧封，经高温合成后淬火为一个整体。使用时，需将生长源从石英管内倒出，再经石英研钵砸成小
块，最后天平称量后使用。在砸生长源的过程中会带来污染引入杂质，使制得的探测器性能降低。同时，砸成的每块生长源形状大小不一，在碲镉汞液相外延过程中容易导致失汞量变化，使成品率降低。另外由于碲镉汞的分凝系数很大，每次砸出的源组分会有少量变化，使生长的薄膜厚度组分变化，一致性低。实用新型内容
[0003] 本实用新型克服
现有技术存在的不足，提出一种碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置，用于定量合成碲镉汞液相外延生长源，该生长源可以直接用于碲镉汞液相外延生长而不通过砸源和称量，解决现有技术中因砸小生长源引起的问题。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采用了下列的设计结构以及设计方案。
[0005] 一种碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置，该装置包括
石墨模具(100)和石英管(200)，所述石墨模具(100)是由模具A(101)和模具B(102)紧固扣合而成的密闭空腔，模具A(101)为槽型结构，开设有合成槽(105)；模具B(102)内设置有数个定量槽(103)和导流槽(104)，所述定量槽(103)沿模具B(102)的短边开设，用于
凝固生长源，导流槽(104)设置在相邻定量槽(103)之间连接各定量槽(103)；所述石英管(200)是一支直管，它的截面为弓形，包括弓形部分(201)和弦(202)，所述弦(202)为
水平基准面；石墨模具(100)放置在石英管(200)的内部，模具B(102)紧贴在水平基准面上。
[0006] 进一步地，所述定量槽(103)的形状和尺寸根据生长源的形状及重量确定。
[0007] 进一步地，所述定量槽(103)设置为长方体。
[0008] 进一步地，所述定量槽(103)均匀设置在模具B(102)内。
[0009] 为了使生长源更容易从定量槽(103)中倾倒出，所述定量槽(103)的侧面设置有倾
角。
[0010] 进一步地，所述定量槽(103)沿模具B(102)的短边均匀设置。
[0011] 而为了便于碲镉汞液流入定量槽内，所述合成槽(105)边角设置有
倒角。
[0012] 进一步地，所述合成槽(105)的底部为弧形。
[0013] 进一步地，所述模具A(101)和模具B(102)通过石墨
螺栓紧固在一起。
[0014] 使用本实用新型装置定量合成碲镉汞液相外延生长源的方法为，先将碲、镉、汞单质按计算好的
质量放入模具A(101)内，再将模具B(102)扣在模具A(101)上，使用石墨螺栓将模具A(101)和模具B(102)紧固扣合而成一个密闭空腔。之后将扣合好的石墨模具(100)放入石英管(200)内部，模具B(102)紧贴在石英管(200)的弦(202)上，并将石英管(200)真空封装。
[0015] 合成时，以模具A(101)在下，模具B(102)在上的方式将真空封装好的石英管(200)放置于合成炉内，此时碲、镉、汞单质位于合成槽(105)内。将合成炉升温至620℃并摇摆，使碲、镉、汞充分
熔化混合为碲镉汞液。之后，将石英管(200)从合成炉内取出并翻转使模具B(102)在下，并将石英管(200)整体水平放入水中进行淬火。淬火过程中，碲镉汞液依靠自身重
力均匀的分散到各个定量槽(103)内，冷却后成为定量的生长源块。最后，在洁净间打开石英管(200)，从石英管(200)内取出石墨模具(100)，松开石墨螺栓，使模具A(101)和模具B(102)分离，轻轻抖动模具B(102)取出生长源块。
[0016] 本实用新型与现有技术相比产生了如下的有益效果。
[0017] (1)本实用新型的一种碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置，使碲镉汞液在淬火的过程中在模具内凝固为标定质量的生长源块，不需要砸源和称量，从而得到洁净的、固定质量和形状的生长源，提高了生长源的组分均匀性，使碲镉汞液相生长时薄膜厚度达到一致，提高碲镉汞液相生长的重复性。
[0018] (2)在相邻定量槽之间设置的导流槽使碲镉汞液在各定量槽之间流动通畅，从而保证各个定量槽盛装的碲镉汞液均匀、等量，为最终得到固定质量的生长源提供保障。
[0019] (3)所述的石英管不同于传统的石英管，它设置为截面为弓形的管状结构，弓形部分和弦，所述弦为水平基准面，将石墨模具放置紧贴在水平基准面上，一方面利于在合成时固定石墨模具不让其翻滚，另一方面在淬火时保障石墨模具的水平，保证碲镉汞液的流动。
附图说明
[0020] 图1是本实用新型的石墨模具结构示意图。
[0021] 图2是本实用新型的石英管俯视图。
[0022] 图3是本实用新型的石英管侧视图。
[0023] 图4是本实用新型的石英管截面图。
[0024] 图5是本实用新型的碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置真空封装后示意图。
[0025] 图6是本实用新型的碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置在生长源合成时放置截面图。
[0026] 图7是本实用新型的碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置在生长源淬火时放置截面图。
[0027] 其中图中标记为，100-石墨模具；200-石英管；300-石墨螺栓；400-螺栓孔；500-烧封处；101-模具A；102-模具B；103-定量槽；104-导流槽；105-合成槽；201-弓形部分；202-弦。
具体实施方式
[0028] 下面结合附图和
实施例对本实用新型做进一步说明。
[0029] 实施例1
[0030] 如图1至图4所示，一种碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置，包括石墨模具100和石英管200。石墨模具100包括模具A101、模具B102及紧固用的石墨螺栓300，模具A101和模具B102上相应的开设有螺栓孔400，石墨螺栓300穿过螺栓孔400使模具A101和模具B102紧固在一起，扣合为一个密闭空腔。
[0031] 模具A101设计有为槽型，开设了合成槽105，合成槽105用于盛装碲、镉、汞，在高温合成时生长源时，在碲、镉、汞融化的过程中使其充分的混合，成为碲镉汞液。
[0032] 模具B102内设计有定量槽103和导流槽104，定量槽103即是生长源凝固的
位置，它用于确定生长源的形状及重量。在对整个装置进行淬火时，生长源在模具B102的定量槽103内凝固形成定量的生长源块。导流槽104连接各定量槽103，它使生长源在液体状态更易在各定量槽103之间流动。而碲镉汞这种金属液表面
张力大，且对于石墨浸润角大，通常不会粘在石墨模具上。
[0033] 液相外延生长时，生长槽的形状通常为长方形，使用的生长源的量每次都是固定的，所以本实用新型把定量槽也设置为长方体。通过体积＝质量/
密度，就可以确定定量槽103的尺寸。
[0034] 石英管200是一支直管，与现有的石英管不同，本实用新型的石英管200的截面为弓形，包括弓形部分201和弦202，所述弦202为一水平基准面。当石墨模具100放置在石英管200的内部时，其实是将模具B102紧贴在水平基准面即弦202上，这样一来，一方面利于在合成时固定石墨模具100不让其翻滚，另一方面在淬火时保障石墨模具100的水平，保证碲镉汞液的流动。
[0035] 实施例2
[0036] 使用本实用新型的一种碲镉汞液相外延生长源定量合成的装置合成碲镉汞液相外延生长源时，生长源的总量需经过计算，然后通过配料→装舟→装管→烧封→高温合成→翻转淬火→开管的流程，可制得定量、定形的生长源。
[0037] 所述配料，即将碲、镉、汞单质按计算好的质量进行称量，然后放入模具A101内，再将模具B102扣在模具A101上，使用石墨螺栓300将入模具A101和模具B102紧固在一起成为石墨模具100，这也就是所谓的装舟。
[0038] 之后进行装管，将石墨模具100整体放入石英管200内，石墨模具100放置于弦202上。石英管200的烧封处500表示排气真空烧封时的位置，将石英管200在排气台抽真空后使用氢氧焰烧封。
[0039] 烧封过的石英管200如图5所示，为一真空密闭的腔体，石墨模具100置于该真空腔体中。石英管200是真空环境，模具B102的底面为一个平面，石英管200的弦202也是一个平面，所以模具B102的底面可以平稳放置于石英管200的弦202部分。
[0040] 如图6所示，合成生长源时，将石英管200放置于合成炉内，模具A101在下，模具B102在上，碲、镉、汞单质在合成槽105内，合成炉升温至620℃并摇摆石英管200，使碲、镉、汞熔化且充分混合成碲镉汞液。
[0041] 如图7所示，淬火时将石英管200从合成炉内取出并翻转，使模具B102在下，石英管200整体水平放入水中淬火。模具B102紧贴石英管200的弦202，保证了淬火时的水平。此时，碲镉汞液依靠自身重力均匀的分散入定量槽103内，冷却后成为定量的生长源块。
[0042] 最后，在洁净间打开石英管200，从石英管200内取出石墨模具100，松开石墨螺栓，使模具A101和模具B102分离，之后轻轻抖动模具B102取出生长源块。
[0043] 由于碲镉汞液相外延生长源在室温时非常脆，在石墨模具100内，若已经
凝结的生长源上粘连了一些导流槽内的源，可以轻松掰除掉。若导流槽内遗留了金属液，也可以轻松倒出来。碲镉汞在高温下成为金属液时表面张力大，且相对对于石墨浸润角大，通常不会粘在石墨模具上。
[0044] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
