[发明专利]一种高产量氮化铝单晶的液相生长结构及生长方法

权利要求书

1.一种高产量氮化铝单晶的液相生长结构，其特征在于，包括碳化钽坩埚、通气管、石墨棒以及碳化钽盖；其中，所述碳化钽坩埚为上宽下窄的圆台结构，所述圆台结构上放置有Al面朝上的氮化铝籽晶，氮化铝籽晶粘接在坩埚底部；所述石墨棒的底部粘结有氮化铝籽晶，且粘接面为N面；所述碳化钽墨盖加盖在碳化钽坩埚的顶部，所述通气管穿过碳化钽墨盖伸入碳化钽坩埚内，石墨棒固定在炉腔的上提拉结构上并伸入碳化钽坩埚内；

所述碳化钽坩埚放置在石墨发热筒内，二者之间的径向的间隙为2-3mm，所述石墨发热筒的外表面缠有石墨毡保温层；

所述石墨毡保温层的外围周向从上至下依次设置有上加热器、中加热器以及下加热器。

2.一种使用权利要求1所述的高产量氮化铝单晶的液相生长结构生长氮化铝的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将所述碳化钽坩埚放入石墨发热筒，将碳化钽坩埚底部粘接上氮化铝籽晶，籽晶粘接面是N面，在上方放入高纯铝粉，使得铝粉均匀的铺在底部氮化铝籽晶上方；

S2：在所述石墨棒上粘接氮化铝籽晶，粘接面也是N面，装载在炉腔的上提拉结构上；

S3：对于上中下加热器，使上加热器、中加热器、下加热器以100℃/h的升温速率升高到2000±5℃；升温过程中，向碳化钽坩埚内通入9-10个大气压的氩气，抑制活性铝液的挥发，升温过程中不提供N源，以防止氮化铝在温度达到生长温度之前结晶，从而形成浮晶；

S4：温度达到2000℃后，用1h降低上加热器和下加热器的温度，使得上加热器和中加热器温度梯度为1.7℃/mm,中加热器和下加热器的温度梯度为2.1℃/mm；

S5：开始生长后，通过两个所述通气管向熔融的铝液体中通入氮气，氮气流量为800-850sccm，同时石墨棒的旋转速度控制在16rpm；

S6：生长结束后，温度保持不变，5分钟内将碳化钽坩埚内压力从3个大气压降低到0.2个大气压，使得Al液快速挥发，同时打开机械泵将挥发出的铝蒸汽快速抽走，随后进行降温工艺；

S7：降温时，向碳化钽坩埚内充入3个大气压的氩气，抑制残留气氛的继续结晶，温度以每小时50度的速率降到室温，开炉取锭。