[發明專利]一種鋁酸鋰晶體的生長方法

無效

• 申請號: 200710073268.8
• 申請日: 2007-02-07
• 公開（公告）號: CN101054725A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 陳盈君
• 申請（專利權）人: 深圳市淼浩高新科技開發有限公司
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B15/00
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• 代理人: 暫無信息

????????????????????????技術領域

本發明涉及晶體生長，具體涉及熔體生長鋁酸鋰晶體，特別是結合提拉、泡生和溫梯等多種生長方式的一種綜合的熔體生長方法。

????????????????????????技術背景

氮化鎵(GaN)是繼硅單晶之后，人類在半導體領域所發現的最重要的新材料之一，是光源、顯示、照明等領域的一場革命。目前最為廣泛使用的GaN襯底材料藍寶石(Al₂O₃)與GaN的晶格失配率高達13.6％。

雖然通過緩沖層可改善外延膜與襯底的匹配，但這種嚴重的晶格失配仍會導致外延膜中高密度缺陷的產生，使器件的壽命和性能大大下降。雖然在GaN襯底上進行同質外延前景誘人，但生長出大尺寸GaN單晶尚需時日，尋找其它理想的襯底材料也是解決問題的有效途徑之一。隨著對GaN系材料研究的不斷深入，LiAlO₂晶體作為一種與GaN匹配非常好的襯底材料正日益引起人們的關注。LiAlO₂是和GaN匹配非常好的襯底材料。LiAlO₂與GaN的晶格失配率只有1.4％。

目前，從熔體中生長晶體是制備晶體最常用的和最重要的一種方法。電子學、光學等現代技術應用中所需要的單晶材料，大部分是用熔體生長法制備的。例如：Si，Ge，CaAs，GaP，LiNbO₃，Nd:YAG，Nd:Cr:GSGG，LiAlO₂，Al₂O₃和Ti:Al₂O₃晶體等，以及某些堿金屬和堿土金屬的鹵族化合物等。許多晶體旱已進入不同規模的工業化生產。

熔體中生長晶體的方法多種多樣，例如提拉法，首先是在熔體中引入籽晶形成一個單晶核，然后，在晶核熔體的交界上不斷進行原子或分子的重新排列，所堆積的陣列直接轉變為有序陣列形成晶體。這是最普遍最常用的方法。還有溫梯法，亦即Bridgman法，利用溫度梯度將坩堝內熔體逐漸固化成晶體，其中可以有或沒有籽晶，還可保持溫度不變而使坩堝下降等。泡生法(Kyropoul法)多使用籽晶，將其浸泡在熔體內控制溫度來生長，其中可緩慢旋轉提拉或不旋轉提拉。還有助熔劑法及其改良的頂部籽晶法，區熔法，熔區法(浮區法)，焰熔法等等。

提拉法最先實現了工業化，例如單晶硅等半導體晶體；還有氧化物晶體如石榴石類，藍寶石和紅寶石，鈮、鉭酸鹽類以及非線性光學硼酸鹽類晶體。這方面的專利文獻枚不勝聚。但是該法有缺陷，首先是晶體直徑受坩堝直徑限制，兩者比例一般是1∶3，單質晶體如硅單晶最大不過大約1∶2，因此許多改良花在連續加料(例如硅單晶的連續生長)；其次是在摻雜較大離子半徑的物質時存在濃度梯度，嚴重影響使用。

提拉法的專利如KR2001017991，RU2164267，JP11121855sls，JP10338594，US5866092等。溫梯法的專利如CN?85100534，RU?2049832等。其缺點是晶體中含有氣泡等缺陷，難以得到高質量晶體。還有CN?97106255和JP7010672等，垂直溫梯法生長鋁酸鋰和鎵酸鋰晶體。泡生法的專利如CS8801546和CS264935。其缺點是生長速度緩慢，不利于工業化。不同方法有各自不同的優缺點。

ZL200310112171.5提出了一種綜合熔體法，它繼承了普通提拉法，泡生法和溫梯法的優點，同時克服了提拉法和溫梯法生長晶體的主要缺點。

????????????????????????發明內容

本發明的目的是提供一種鋁酸鋰晶體的生長方法，用綜合熔體法生長晶體，其中使用提拉法下種、收頸、放肩，在等徑生長時采用泡生法和/或溫梯法。

關于綜合熔體法的原理和方法可見本申請人的另一個發明專利，即ZL200310112171.5，2005年7月22日授權，名稱是“綜合熔體法生長晶體”，其內容本文結合引用。

本發明的其他目的和優點將在下文中更加明了。

本發明的目的意在克服上述現有技術的不足，提供一種綜合熔體法，能生長大尺寸優質鋁酸鋰晶體。該方法使用提拉法下種、收頸、放肩，在等徑生長時采用泡生法和/或溫梯法。