[发明专利]单晶氧化镓的制备方法及用于制备单晶氧化镓的工艺设备

权利要求书

1.一种单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，包括：

提供氧化镓粉体；

将所述氧化镓粉体压成块体氧化镓；

提供坩埚，所述坩埚内具有底部容置区和顶部开口区，所述底部容置区和所述顶部开口区间隔；

将所述块体氧化镓放入所述底部容置区，在所述顶部开口区放置籽晶；

将所述坩埚置于流动的保护气氛中，对所述坩埚进行加热，对所述顶部开口区施加的温度低于所述籽晶的分解温度，对所述底部容置区施加的温度高于所述块体氧化镓的分解温度。

2.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，还包括：提供腔管，所述腔管的外壁设置有加热件；将所述块体氧化镓放入所述底部容置区，在所述顶部开口区放置籽晶之后，将所述坩埚放置在所述腔管中；

在所述腔管中通入保护气体，使得所述坩埚处于流动的保护气氛中；

采用所述加热件对所述坩埚进行加热，在所述坩埚内形成温度梯度；

优选的，所述保护气体的流动方向为从所述底部容置区到所述顶部开口区的方向；

优选的，所述坩埚包括氧化铝坩埚或者氧化锆坩埚；

优选的，所述加热件包括感应加热件或者电阻加热件。

3.根据权利要求2所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，所述保护气体包括惰性气体或者氮气；

优选的，所述腔管中的气压为0.05标准大气压-0.2标准大气压。

4.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，所述顶部开口区的温度为1100℃-1400℃，所述底部容置区的温度为1200℃-1600℃；

优选的，所述顶部开口区至所述底部容置区的温度梯度为1℃/mm-4℃/mm；

优选的，对所述坩埚进行加热的时间为24h-100h。

5.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，对所述坩埚进行加热的步骤中，升温的速率小于或等于5℃/min。

6.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，还包括：在所述籽晶背离所述底部容置区的一侧表面设置导热件；

优选的，所述导热件包括石英柱导热件，所述石英柱导热件的侧壁适于对入射在所述石英柱导热件内部的光进行反射，所述石英柱导热件的底面和顶面适于对入射在所述石英柱导热件内部的光进行透射；

优选的，所述籽晶的材料包括单晶氧化镓材料。

7.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，还包括：将所述块体氧化镓放入底部容置区之前，对所述块体氧化镓进行有氧气氛烧结。

8.根据权利要求7所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，所述有氧气氛烧结的参数包括：加热温度为1100℃-1300℃，保温时间为15h-30h。

9.根据权利要求1所述的单晶氧化镓的制备方法，其特征在于，将所述氧化镓粉体压成块体氧化镓的工艺为冷压成型工艺。

10.一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备，其特征在于，包括：

腔管；

位于所述腔管中的坩埚，所述坩埚内具有底部容置区和顶部开口区，所述底部容置区和所述顶部开口区间隔，所述顶部开口区适于放置籽晶；

加热件，所述加热件设置在所述腔管的侧部周围，所述加热件适于对所述坩埚进行加热，以使得所述顶部开口区的温度小于所述底部容置区的温度；

进气管和出气管，所述进气管与所述腔管靠近所述底部容置区的一端连通，所述出气管与所述腔管靠近所述顶部开口区的一端连通。