[实用新型]一种导模法生长氧化镓晶体的热场结构及生长装置

说明书

本实用新型提供了一种导模法生长氧化镓晶体的热场结构及生长装置。所述热场结构用于保温形成热场，所述热场结构由至少一层保温层层叠而成，所述保温层由若干块子保温层拼接而成，所述若干块为两块以上的自然数；所述热场结构的中心沿轴向方向设置有贯穿上下端面的通孔。本实用新型热场结构在高度上采用分层式堆叠，可以有效释放高温下的热应力，解决热场结构不受控开裂的问题。且所述保温层由若干块子保温层拼接而成，其采用拼接的方式，可以进一步释放高温下的热应力，有效避免热场结构不受控开裂。

技术领域

本实用新型涉及人工晶体技术领域，特别涉及一种导模法生长氧化镓晶体的热场结构及生长装置。

背景技术

β-Ga₂O₃(氧化镓)是一种直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度约为4.8～4.9eV。它具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度快、热导率高、击穿场强高、化学性质稳定等诸多优点，在高温、高频、大功率电力电子器件领域有着广泛的应用前景。此外还可用于LED芯片，日盲紫外探测、各种传感器元件及摄像元件等。

目前，批量制备大尺寸氧化镓晶体主要采用导模法制备技术。导模法是一种成熟的单晶制备技术，尤其广泛应用于蓝宝石单晶等高温晶体的生长。相比之下氧化镓生长存在特殊性：在生长过程中，氧化镓会发生如下的分解反应：

GaO、Ga₂O和Ga等产物易于挥发，并附着在晶体表面，影响晶体质量；此外，还会对贵金属铱坩埚及模具造成严重腐蚀，影响后续生长稳定性。随着生长晶体尺寸的不断增大，坩埚容积及熔体体积增多，这一分解现象更加严重。

氧化镓晶体生长过程中，热场结构的设计对晶体的生长非常重要。但现有热场结构存在大量问题：靠近坩埚附近存在较大温度梯度，用于保温的低热导率材料会由于内外温差较大，在长时间使用后开裂，一旦发生损坏或工艺调整，整体保温层更换成本高，不利于成本控制。另外，保温层开裂形成气氛对流通道，导致分解挥发的化学平衡不断右移，加剧原料分解挥发。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种导模法生长氧化镓晶体的热场结构及生长装置，旨在解决现有热场结构存在不受控开裂，稳定性较差的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种导模法生长氧化镓晶体的热场结构，其中，所述热场结构用于保温形成热场，所述热场结构由至少一层保温层层叠而成，所述保温层由若干块子保温层拼接而成，所述若干块为两块以上的自然数；所述热场结构的中心沿轴向方向设置有贯穿上下端面的通孔。

可选地，所述保温层由若干块子保温层通过子母扣形式拼接而成。

可选地，所述保温层由2～8块子保温层拼接而成。

进一步可选地，所述保温层由2～4块子保温层通过子母扣形式拼接而成。

可选地，所述热场结构由2～6层保温层层叠而成。

可选地，所述保温层的厚度为20～100mm。

进一步可选地，所述热场结构由2～4层保温层层叠而成，所述保温层的厚度为40～100mm。

可选地，所述保温层的上端面设置有台阶，下端面设置有凹槽，相邻两层保温层之间通过台阶与凹槽相配合的方式进行层叠。

可选地，所述保温层为氧化锆材质保温层。

一种导模法生长氧化镓晶体的生长装置，其中，包括本实用新型所述的导模法生长氧化镓晶体的热场结构。