[实用新型]一种导模法生长氧化镓单晶的半封闭式导模板

说明书

本实用新型提供了一种导模法生长氧化镓单晶的半封闭式导模板，属于氧化稼单晶生长技术领域。本实用新型的半封闭式导模板，在导模板主体的出料端设有向下凹陷的顶端V型槽，在导模板主体的左右两端分别设有侧面V型槽；顶端V型槽和侧面V型槽均为钝角开口。同时，在导模板主体的左右两端分别用一块密封板将第一侧板和第二侧板铆接，并将主供料缝左右两侧密封。本实用新型增加了导模板边缘在单位时间内的供料量，提高了供料速度，并可有效抑制氧化镓的挥发现象，提高了晶体生长拉速和质量，降低了成本，便于工业大尺寸大批量生产。

技术领域

本发明属于氧化稼单晶生长技术领域，特别涉及适合用于导模法生长氧化稼晶体的半封闭式导模板。

背景技术

氧化镓是一种宽禁带半导体材料，其室温下禁带宽度为4.2-4.9eV(取决于不同晶格结构)，对应的带边发射波长为240-280nm，已经进入深紫外波段。氧化镓被确认的晶格结构有5种，其中β-Ga₂O₃是最稳定的一个相。β-Ga₂O₃作为超宽禁带半导体，对应更高的光子能量，由于其高光学透过率、高击穿场强、低能耗、高稳定性的特点，在紫外区、高温、高频、大功率等高功率电力电子器件和航空航天方面有着非常广泛的应用前景。人工合成高质量β-Ga₂O₃单晶的技术已成为世界各国的研究热点和竞争重点。导模法单晶生长技术则具有晶体生长速度快、尺寸形状可以精确控制、减少加工工序、节约成本的优势，是当前人工生长β-Ga₂O₃最具潜力的方法之一。

但是由于氧化镓单晶生长过程中存在熔体温度高(1740-1820℃)、容易挥发、晶体生长各向异性强、导热性差、容易分解等问题，导致单晶生长过程中热场复杂，大尺寸单晶生长技术难度较大。其中，导模板是采用导模法制备β-Ga₂O₃单晶的核心部件之一，直接影响产品的质量。目前常用的导模板是等宽的导模板，导模板之间开有适当宽度的供料缝，氧化镓熔体通过与导模板之间的浸润性，通过毛细作用沿供料缝向上爬升至模具顶部。由于浸润的边缘效应，具有单一通道的导模板边缘会不容易供料，熔体的爬行高度受限，存在长晶厚度不匀或厚度方向放肩困难的情况，严重影响长晶速度和晶体质量。随着β-Ga₂O₃晶片使用的厚度及长度的要求越来越大，导模板边缘供料不足的弊端愈发明显，迫切需要改进导模板的设计，使其更有利于晶体的拉制过程中，操作方便，节约成本。

发明内容

针对现有导模法生长氧化镓单晶技术中存在的长晶厚度不匀或厚度方向放肩困难、导模板边缘供料不足、氧化镓容易挥发等问题，本实用新型提供了一种导模法生长氧化镓单晶的半封闭式导模板。

本实用新型提供的一种导模法生长氧化镓单晶的半封闭式导模板，包括第一侧板和第二侧板，两侧板镜面对称，两侧板中间的缝隙构成主供料缝。导模板主体的出料端设有向下凹陷的顶端V型槽，所述的顶端V型槽为钝角开口。在导模板主体的左右两端分别设有侧面V型槽，所述的侧面V型槽从侧板的上端贯通到下端，为钝角开口。在导模板主体的左右两端分别用一块密封板将第一侧板和第二侧板铆接，并将主供料缝左右两侧密封。

所述的顶端V型槽和侧面V型槽都与侧板内平面之间通过弧面光滑过渡连接。

所述的顶端V型槽的夹角范围为95°～160°。

所述的侧面V型槽的夹角范围为[150°,180°)。

所述的密封板与导模板主体等高，宽度为第一侧板宽度加第二侧板宽度及主供料缝宽度之和。