[实用新型]一种导模法生长氧化镓晶体的生长装置

说明书

本实用新型提供了一种导模法生长氧化镓晶体的生长装置，包括：(1)本体，本体包括热场结构，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；(2)密封层，所述密封层设置在所述本体外围。本实用新型的热场结构采用了多块分层、且多块子母扣拼接的方式，有效的释放高温下热应力，避免了不受控开裂；本实用新型还采用透明且耐高温材质的密封层对整体结构进行密封，确保了氧化镓晶体生长所需的密封低气体对流环境，从而有效抑制氧化镓晶体生长过程中的挥发，实现连续稳定制备高质量氧化镓晶体。

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生长装置，旨在解决现有氧化镓晶体生长过程中，热场结构存在不受控开裂，及氧化镓分解挥发的问题。

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生长装置，其中，包括：

本体，所述本体包括热场结构，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；

密封层，所述密封层设置在所述本体外围，用于形成氧化镓晶体生长的密封环境。

可选地，所述密封层为透明密封层。

可选地，所述密封层为石英或玻璃材质密封层。

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。

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。