摘要：针对远红外探测器衬底制造对高品质碲锌镉单晶材料的需求,为了满足高品质碲锌镉单晶生长对高纯度原材料的需要,基于区熔提纯原理与工艺实现方法设计出一种由区熔炉炉体、移动加热装置、气路系统和电气控制系统等组成的分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉。采用氢气除杂、氮气保护和伺服机构控制加热温度场移动的方法来实现区熔提纯。在区熔窄区宽度为15 mm和倾斜角度为7°的条件下,开展了碲、锌和镉等原材料的区熔提纯实验。结果表明,当加热温度高于材料熔点50 K且移动速度为0.006 mm·s^(-1)时,区熔加热装置往复移动10次以上,可将碲锌镉晶体制备所需的原材料纯度由6N(99.9999%)提高到7N(99.99999%);分布式碲锌镉晶体制备材料区熔提纯炉的加热温度、加热装置移动速度和移动稳定性较好。

摘要：制造红外探测器需使用碲锌镉等高纯度单晶材料。制备这类高纯度单晶体材料时,通常用区熔提纯法将原材料纯度由6N(99.9999%)提高到7N(99.99999%)。为了避免高温提纯环境下原材料与石英舟容器壁面粘连,先在石英舟壁面上形成一层厚度均匀、粘附性强的碳膜。针对石英舟表面用传统碳膜涂敷方法处理时存在涂层不均匀且杂质难于去除的问题,设计出一种在真空环境下将甲烷热解生成碳微粒,并将其粘附于石英舟壁面的熏碳炉。进行了加热温度与甲烷热解耗时计算以及加热控温性能与熏碳实验。结果表明,当加热温度在1000~1200℃之间时,甲烷热解25%耗时1.734~0.014 s,耗时短且容易实现碳膜粘接。当熏碳加热温度为1106℃时,熏碳区中部的控温精度为±0.1℃;在横向400~780 mm之间,石英管内腔温度大于等于1100℃。该熏碳炉的加热温度控制稳定性和熏碳性能较好,碳膜与石英舟之间的粘附性强,碳膜无污染且厚度均匀。