Hz辐射及探测用大尺寸ZnTe单晶的MVB-Te溶剂法生长及性能表征

【作者】 柏伟； 徐亚东； 刘长友； 杨睿； 姬磊磊； 介万奇；

【机构】 西北工业大学；

【摘要】 设计并优化了直径60mmZnTe体单晶的生长方法及工艺过程。采用温度梯度溶液法(TGSG)在改进的六温区垂直Bridgman法炉中进行了ZnTe晶体的生长。以Te作为溶剂,采用Zn和Te摩尔比3:7以降低结晶温度,此时原料的溶点约为1060℃。初始时,以恒定温场择优生长出ZnTe单晶,之后以其作为籽晶逐步降低熔体温度,使溶液维持适宜的过饱和状态,以保证晶体生长的连续稳定进行。同时,采用坩埚双向变加速旋转,传质效果得到明显改善,溶质基本都在晶锭的前部析出,此时晶体生长的动力学条件也很稳定,部分在晶锭前部产生的单晶粒可以连续生长至晶锭的中后部。XRD测试表明,〈110〉晶向ZnTe晶体结晶质量较好。红外透射显微镜下观察Te夹杂相的浓度较少、尺寸较小,红外波段的透过率可达60%。定向切割的<110>晶向的ZnTe单晶片可以成功地产生、探测THz信号。测试的THz时域谱分析观察到脉冲宽度(FWHM)约为0.19ps。对时域谱进行快速傅里叶变换(FFT)并对幅值进行归一化后得到频谱图,可看出THz辐射信号具有较宽的频率分布,峰值对应的频率约为1.5THz,频谱响应频率超过6THz,半峰宽约为3THz,并且对于高频波段的响应更好一些。实验结果不仅为进一步提高晶体质量,改进晶体生长方法提供了有价值的参考,而且为国内利用ZnTe开展THz课题研究提供了材料基础。更多还原