[发明专利]氧化镓晶体生长装置及生长方法

说明书

本公开提供了一种氧化镓晶体生长装置及生长方法，氧化镓晶体生长装置包括坩埚、坩埚托、炉体、温控装置和盖板。坩埚具有第一端和第二端，坩埚的第一端设置有用于盛装籽晶的籽晶腔，且籽晶腔封闭，坩埚的第二端通过盖板密封，盖板上开设有溢气孔；炉体设置有炉腔，坩埚位于炉腔内，且坩埚支撑于坩埚托上；炉腔由下至上依次设置有第一温区、第二温区和第三温区，温控装置设置于第一温区、第二温区和第三温区，用于加热第一温区、第二温区和第三温区并控制其温度；坩埚的籽晶腔设置于第一温区，坩埚的第二端设置于第三温区。氧化镓晶体生长装置及生长方法使得制备得到的氧化镓晶体无开裂、色心缺陷且单晶率高，从而晶体纯度高且成晶率高。

技术领域

本公开涉及晶体制备领域，尤其涉及一种氧化镓晶体生长装置及生长方法。

背景技术

氧化镓是一种透明的氧化物半导体材料并且是一种宽禁带半导体晶体，具有良好的热稳定性和化学稳定性，在大功率、高电压和高电流密度的设备上具有良好的应用前景。此外氧化镓还具有导电性能和发光特性，在高温气体传感器和透明导电光电器件上应用广泛。

常用的氧化镓晶体生长方法包括导模法、提拉法等。但使用这些生长方法的过程中氧化镓在高温时会发生较为严重的挥发，对晶体生长产生不利影响，会造成晶体出现开裂、多晶、色心等缺陷，从而造成晶体纯度和成晶率不高。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本公开的目的在于提供一种氧化镓晶体生长装置及生长方法，使得制备得到的氧化镓晶体无开裂、色心缺陷且单晶率高，从而晶体纯度高且成晶率高。

为了实现上述目的，一方面，本公开提供了一种氧化镓晶体生长装置，所述氧化镓晶体生长装置包括坩埚、坩埚托、炉体、温控装置以及盖板。所述坩埚具有第一端和第二端，所述坩埚的第一端设置有用于盛装籽晶的籽晶腔，且所述籽晶腔封闭，所述坩埚的第二端通过盖板密封，所述盖板上开设有溢气孔；所述炉体设置有炉腔，所述坩埚位于所述炉腔内，且所述坩埚支撑于所述坩埚托上；所述炉腔由下至上依次设置有第一温区、第二温区和第三温区，所述温控装置设置于所述第一温区、所述第二温区和所述第三温区，用于加热所述第一温区、所述第二温区和所述第三温区并控制所述第一温区、所述第二温区和所述第三温区的温度；所述坩埚的所述籽晶腔设置于所述第一温区，所述坩埚的第二端设置于所述第三温区。

在一实施例中，坩埚包括肩部和等径部，所述肩部连接于所述等径部和所述籽晶腔之间；沿炉腔的上下方向，所述籽晶腔和所述肩部的连接位置位于所述第一温区的高度的1/2位置处。

在一实施例中，所述坩埚的所述肩部的截面为圆锥形，且圆锥角为60°-120°。

在一实施例中，所述盖板为铱金盖板。

在一实施例中，所述温控装置设置为多个，多个所述温控装置分别设置于所述第一温区、所述第二温区和所述第三温区以分别独立控制所述第一温区、所述第二温区和所述第三温区的温度，所述温控装置包括加热器和控温热电偶。

在一实施例中，所述坩埚与所述坩埚托形状配合地支撑于所述坩埚托上。