[发明专利]一种PVT法单晶批量制备装置及方法

说明书

本发明涉及一种PVT法单晶批量制备装置及方法，属于晶体生长领域。解决单晶制备效率低，制备成本较高的问题。包括加热器、石墨盖、石墨托、籽晶支撑结构、籽晶、坩埚中段、石墨筒、感应线圈、石墨盘、支撑环、坩埚体和籽晶托，坩埚体与坩埚中段连接，在坩埚体连接石墨盘，石墨盘上加工圆形通孔，圆形通孔对应位置安装石墨筒，坩埚中段连接石墨盖，坩埚中段与石墨盖连接处安装支撑环，支撑环上设置石墨托，石墨托与石墨盘圆形通孔对应位置加工圆孔，石墨托连接籽晶支撑结构，籽晶支撑结构与籽晶托连接，籽晶托连接籽晶，感应线圈安装坩埚中段和坩埚体的外侧，加热器位于装置上下两侧。实现多颗籽晶同时生长，材料制备速率提升，大幅降低制备成本。

技术领域

本发明涉及一种单晶批量制备装置及方法，属于晶体生长领域。

背景技术

所谓单晶(monocrystal,monocrystalline,single crystal)，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。物理气相输送法PVT法是制备碳化硅、氮化铝等难以以液相法制备的高熔点半导体晶体材料的主流方法。尽管这些材料在新能源汽车等新兴战略领域有着巨大的应用前景，但由于其制备工艺目前具有材料制备速率较慢、反应需要高温等特点，制备成本较高，极大影响了该类型材料的下游规模应用。

基于上述问题，亟需提出一种PVT法单晶批量制备装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种PVT法单晶批量制备装置及方法，解决单晶制备效率低，制备成本较高的问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种PVT法单晶批量制备装置，包括加热器、石墨盖、石墨托、籽晶支撑结构、籽晶、坩埚中段、石墨筒、感应线圈、石墨盘、支撑环、坩埚体和籽晶托，所述坩埚体、坩埚中段、石墨盖由下至上依次连接，在坩埚体与坩埚中段连接部安装有石墨盘，石墨盘上加工有多个圆形通孔，圆形通孔对应位置安装石墨筒，石墨筒位于坩埚中段内部，坩埚中段与石墨盖连接部安装有支撑环，支撑环的上部设置有石墨托，石墨托上与石墨盘圆形通孔对应位置处加工有圆孔，石墨托的圆孔内通过籽晶支撑结构连接有籽晶托，籽晶托的下部连接籽晶，感应线圈安装在坩埚中段和坩埚体的外侧，加热器位于装置的上下两侧。

优选的：还包括石墨片，石墨托与石墨盖之间安装石墨片。

优选的：所述坩埚体的上部加工有阶梯卡环，石墨盘安装在坩埚体的阶梯卡环处。

优选的：所述石墨筒的下端连接多孔石墨筒，多孔石墨筒插入到坩埚体内的反应原料中。

一种PVT法单晶批量制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将连接后的石墨筒与多孔石墨筒放入到坩埚体中，向坩埚体内放入反应原料，将石墨盘圆形通孔与石墨筒配合连接使石墨筒与多孔石墨筒位置固定；

步骤二：石墨盘上端连接坩埚中段，在坩埚中段上方内侧放入支撑环，在支撑环上方放置石墨托；

步骤三：将承载籽晶的籽晶托放置到籽晶支撑结构上，籽晶支撑结构固定在石墨托的圆孔处，将石墨片放置在石墨托上侧，盖上石墨盖；

步骤四：启动加热器和感应线圈，进入长晶阶段；

步骤五：长晶阶段结束后，降温至室温；

步骤六：依次拆解石墨盖、石墨片，取出石墨托，从石墨托上取下籽晶支撑结构，得到单晶体。

本发明具有以下有益效果：