[发明专利]一种氮化镓单晶生长装置及生长方法

权利要求书

1.一种氮化镓单晶生长装置，其特征在于，包括生长容器、设置在生长容器外的机架及生长容器内的加热装置。

所述生长容器包括端盖、筒体和密封结构，端盖、筒体和密封结构组成的密闭空间为氮化镓单晶提供生长环境；

所述机架用于支撑生长容器并固定生长容器端盖以抵消生长容器内的超高压所造成的轴向力；

所述加热装置用于加热生长容器内的氨溶剂，使氨溶剂处于亚临界/超临界状态；

生长容器内部所有与氨溶剂接触的部位均存在防腐蚀衬套或防腐蚀层。

2.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器筒体由内筒体和缠绕在内筒体外壁的预应力扁钢丝或扁钢带组成，所述内筒体由高强度炮钢锻件、低合金钢锻件或钢板、不锈钢锻件或钢板、或不锈钢复合板制造，所述扁钢丝材质为弹簧钢、扁钢带材质为低合金钢。

3.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器端盖由高强度炮钢锻件、低合金钢锻件或钢板、不锈钢锻件或钢板、或不锈钢复合板制造。

4.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器内筒体和端盖设置有水冷槽或水冷板，以冷却生长容器筒体和端盖，所述生长容器筒体和端盖金属温度不超过425℃。

5.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述密封结构采用O型环、B形环、C形环、Bridgman密封、Grayloc密封、楔形环密封等，或一个以上上述任一种密封结构组合，或一种以上上述密封结构组合的密封形式，密封结构保证生长容器在真空、高温超高压工况下的密封性能，泄漏率≤1.0×10^-12Pa·m³/s。

6.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，为由立柱、半圆梁等经预应力扁钢丝缠绕后组成的部件。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热体为电阻丝发热体，生长容器内设置有加热套管，所述发热体连接线从生长容器端盖引出。

8.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述防腐蚀衬套或防腐蚀层为单层或双层结构，单层或双层结构中与氨溶剂接触的一侧采用铂Pt、铱Ir、金Au、银Ag、钯Pd、铑Rh、钌Ru等贵金属或其合金制成。

9.根据权利要求7所述的防腐蚀衬套或防腐蚀层，所述铂Pt、铱Ir、金Au、银Ag、钯Pd、铑Rh、钌Ru等贵金属或其合金通过衬套、焊接和镀覆中的一种或一种以上的组合而配置。

10.一种氮化镓单晶生长方法，其特征在于，应用权利要求1-9中任一项所述的生长装置，所述生长方法包括：

在生长容器内设置隔板，将生长容器分割为生长区和原料区；

在生长区放置籽晶，原料区放置氮化镓多晶原料，并向生长容器内放置矿化剂；

封闭生长容器，抽真空后向生长容器内填充氨溶剂；

采用加热装置分别加热生长区和原料区，为生长区提供第一温度、为原料区提供第二温度，并使生长区和原料区之间存在温度差；生长容器内的氨溶剂在生长区和原料区之间产生对流流动，在生长区自发生成氮化镓种结晶，或促使生长区的氮化镓籽晶不断长大；

氮化镓单晶生长结束，取出氮化镓单晶，清洗、干燥生长容器，之后返回步骤S01，再次生长氮化镓单晶。