[发明专利]一种用于生长接近平衡态SiC单晶的坩埚及SiC单晶的生长方法

权利要求书

1.一种用于生长接近平衡态SiC单晶的坩埚，其特征在于，包括外坩埚和内坩埚；所述外坩埚为发热体，内坩埚为生长坩埚；所述外坩埚和内坩埚之间的间距为5~10mm；所述坩埚装配于单晶生长炉生长室内加热；

所述外坩埚包括均为石墨材质的外坩埚体和外坩埚盖，所述外坩埚体的厚度为10~20mm，所述外坩埚盖的厚度为10~20mm；

所述内坩埚包括均为石墨材质的内坩埚体和内坩埚盖，所述内坩埚体的厚度为5~10mm；所述内坩埚盖，上部呈圆形，厚度为5~10mm，下部为倒圆台，圆台的锥角为30~60°，倒圆台的高度为5~10mm。

2.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述外坩埚体的上端均匀分布4~10个螺孔，所述外坩埚盖相应均匀分布4~10个通孔，石墨螺钉贯穿螺孔、通孔将外坩埚体与外坩埚盖密封连接。

3.如权利要求2所述的坩埚，其特征在于，所述外坩埚体包括一体结构的外坩埚侧壁和外坩埚底，内外部轮廓呈圆柱形；所述外坩埚盖呈圆形。

4.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述内坩埚体的上端均匀分布4~10个螺孔，所述内坩埚盖相应均匀分布4~10个通孔，石墨螺钉贯穿螺孔、通孔将内坩埚体与内坩埚盖密封连接。

5.如权利要求4所述的坩埚，其特征在于，所述内坩埚体包括一体结构的内坩埚侧壁和内坩埚底，内外部轮廓呈圆柱形。

6.如权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述内坩埚的底部外侧设有定位销，外坩埚的底部内侧设有定位孔，内坩埚与外坩埚通过定位销和定位孔固定连接。

7.如权利要求6所述的坩埚，其特征在于，所述内坩埚的底部外侧半径1/2处一周设有2~6根圆柱形定位销，定位销与内坩埚为一体结构，所述外坩埚的底部内侧设有相匹配数量及形状的定位孔。

8.如权利要求6所述的坩埚，其特征在于，所述内坩埚的底部外侧中心处设有一根倒圆台状定位销，定位销与内坩埚为一体结构；所述外坩埚的底部内侧中心处设有一个相匹配形状的定位孔。

9.利用权利要求1~8任一项所述坩埚进行生长接近平衡态SiC单晶的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)将籽晶粘接在内坩埚盖的倒圆台上，然后对籽晶进行高温碳化处理；

(2) 将SiC粉料填装于内坩埚体内，将带籽晶的内坩埚盖置于内坩埚体的上方，用石墨螺钉密封内坩埚；所述SiC粉料的粒径为0.5~1mm，采用常规方法制得；

(3) 将内坩埚通过定位销固定于外坩埚体内，然后用石墨螺钉密封外坩埚；

(4) 将步骤（3）得到的坩埚、保温材料装配于单晶生长炉生长室内，密封；

(5)抽真空，使生长室的真空度小于等于1×10^-4Pa；

(6) 启动加热装置，使内坩埚内的温度达到2273K~2773K；

(7) 向内坩埚内通入惰性气体，调节晶体生长压力为50~80mbar，进行晶体生长，晶体生长过程中充入载气；所述载气为氩气；

(8) 晶体生长结束后，将内坩埚腔体内的压力调整为1000mbar，逐渐将生长温度降低到室温，获得高质量SiC单晶。

10.如权利要求9所述的生长接近平衡态SiC单晶的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述高温碳化处理是在真空度10^-3~10^-2 Pa、温度500℃下碳化处理2小时。