[发明专利]控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置及方法

权利要求书

1.控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置，其特征在于，包括坩埚(1)、设置于坩埚(1)中的含镓类晶体(2)、用于对含镓类晶体(2)进行加热的加热机构(3)和用于对含镓类晶体(2)进行辅助生长的提拉机构(4)，提拉机构(4)的提拉端伸入坩埚(1)中、并与坩埚(1)中设置的含镓类晶体(2)抵接，所述加热机构(3)包括至少两段加热单元，每段加热单元均分别缠绕在坩埚(1)外周。

2.根据权利要求1所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置，其特征在于，不同加热单元依次贴附坩埚(1)外周缠绕设置，坩埚口与其中一加热单元最上端齐平，坩埚口处的加热单元的加热温度等于晶体熔点；

从坩埚底到坩埚口，加热单元的功率逐渐增加，所述含镓类晶体(2)中的氧化镓浓度呈单向梯度减小。

3.根据权利要求2所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置，其特征在于，所述加热单元包括线圈(31)，同一加热单元中相邻缠绕线圈(31)的间距与不同加热单元中相邻线圈(31)之间的间距相等；

所述每个加热单元中线圈(31)的匝数相同、直径相同，每个加热单元分别通过不同的电源单元供能。

4.根据权利要求3所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置，其特征在于，所述提拉机构(4)包括籽晶(41)和籽晶杆(42)，籽晶杆(42)的一端插入坩埚(1)与籽晶(41)固定，籽晶(41)在远离籽晶杆(42)的一端与含镓类晶体(2)的上端面抵接。

5.根据权利要求1-4所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备装置，其特征在于，所述坩埚(1)外周还设置有保温层(5)，加热单元依次贴附保温层(5)设置。

6.控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(A)根据含镓类晶体(2)的尺寸，确定坩埚(1)尺寸，并在坩埚(1)外周缠绕至少两段独立的加热单元，所述不同加热单元沿从坩埚底到坩埚口依次缠绕设置。

(B)根据含镓类晶体(2)的种类，分别制备多个含有不同比例氧化镓的多晶原料，所述多晶原料与所述加热单元对应数量设置；

(C)将所述多晶原料依次放置于坩埚(1)中，从坩埚口到坩埚底的氧化镓比例单向增加；

(D)通过所述加热单元对坩埚(1)中的多晶原料进行分段加热，通过提拉机构(4)对坩埚(1)中的多晶原料进行提拉生长。

7.根据权利要求6所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备方法，其特征在于，在(B)制备多晶原料后，选取111方向且与基质同种类优质籽晶(41)坯体，籽晶(41)坯体截面为圆形或长方形，其一端与籽晶杆(42)进行固定连接。

8.根据权利要求6所述的控制含镓类光功能晶体挥发的提拉制备方法，其特征在于，在(D)通过所述加热单元对坩埚(1)中的多晶原料进行分段加热，通过提拉机构(4)对坩埚(1)中的多晶原料进行提拉生长中，具体包括：

(D1)对坩埚(1)进行抽真空，待炉内气压小于10Pa时，充保护气体以及小于5％体积的氧气，充至(1.0-1.8)×10⁵Pa；

(D2)对不同加热单元中的线圈(31)分别采用多段感应加热，从坩埚底到坩埚口，所述线圈(31)的加热功率依次逐渐增加，坩埚口处的加热单元的加热温度等于晶体熔点，坩埚口处的多晶原料熔化；

(D3)缓慢下降籽晶(41)至其熔融多晶原料的端面，调整所述线圈(31)的加热功率直至籽晶(41)与熔融多晶原料端面的稳定接触时间大于0.2h；

(D4)以一定的速率提拉和旋转籽晶(41)进行多晶原料的晶体生长；

(D5)根据多晶原料固液界面的下降位移以及晶体生长速度，反馈线圈(31)的感应加热功率，实现固液界面的实时移动；

(D6)待晶体生长完成后，以一定的速率提拉籽晶杆(42)使晶体与坩埚(1)中的液面脱离，对晶体进行降温至室温后取出。