新型红外晶体材料磷化镓(GaP)的生长结构缺陷及其性能

摘要

磷化镓 (GaP)晶体作为一种表面硬度高 ,热导率大 ,宽波段透过的红外光学材料 ,由于其优良的综合光学、机械和热学性能 ,使其在军事领域及民用高科技领域有着潜在应用的可能性。特别是该晶体材料有可能代替现有的最重要的长波红外材料ZnS ,或者与其形成复合材料 ,是高马赫数导弹窗口材料的选择之一。国外对磷化镓 (GaP)晶体材料已经进行了很长时间的生长研究 ,采用了许多制备方法 ,但多数只能生长磷化镓 (GaP)材料的薄膜或单晶。针对这一情况 ,我们进行了生长工艺的研究 ,选择出适合磷化镓 (GaP)晶体材料生长的条件。磷化镓 (GaP)晶体材料的制备是在真空、低压密封的生长炉中 ,采用一种新颖的气相扩散热交换法进行生长的。在磷化镓 (GaP)晶体的生长过程中 ,工艺条件要求严格控制 ,如生长界面的温场分布 ,温度梯度的大小 ,磷 (P)蒸气的蒸发与扩散速率的控制 ,以及坩埚容器材料的选择等 ,都能导致磷化镓 (GaP)晶体材料的结构缺陷 ,从而严重影响晶体材料的透过性能及其它性能。本文着重讨论了该方法生长磷化镓 (GaP)晶体材料的结构缺陷 ,以及导致各类缺陷的原因及对晶体性能的影响 ,提出了改进工艺生长条件的方法与措施 ,从而对生长出高品质的磷化镓 (GaP)晶体材料有着至关重要的作用。