[發明專利]導模法生長片狀氧化鎵晶體的方法

無效

• 申請號: 201310228710.5
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103290471A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 尹繼剛;杭寅;張連翰;何明珠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C30B15/34
• 分類號: C30B15/34;C30B29/16
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種導模法生長片狀氧化鎵晶體的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）原料的選取和處理：

原料采用純度為99.999％氧化稼粉末，經500～800℃的高溫加熱烘干3～5小時后備用；

（2）模具的處理：

采用銥制導模模具，其頂端內側表面采用機械拋光處理，其粗糙度小于0.8μm，模具狹縫寬度為0.5mm，銥坩堝用去離子水洗凈備用；

（3）籽晶選取

選用端面法向方向為<010>的β-Ga₂O₃單晶作為籽晶，用（100）面作為主生長面；

（4）采用導模法生長片狀β-Ga₂O₃晶體：

①完成裝爐后，將爐內抽真空1×10^-4Pa，緩慢充入高純CO₂氣體至7bar后，靜置20～30分鐘，采用中頻感應加熱鎢發熱裝置緩慢加熱直至原料完全熔化，再靜置20～30分鐘，然后升溫10～20℃并靜置2～3小時，使原料中引入的氣體從熔體中慢慢溢出；

②下種：將熔體溫度降回原料熔化時的溫度后進入引晶階段，下搖籽晶桿將籽晶降到與熔體相隔0.5～1cm的位置，若籽晶底部發白變圓潤，則需搖起籽晶桿，降溫5～10℃，靜置10～20分鐘后再次下搖籽晶桿觀察，直至籽晶底端無變化即可繼續下搖籽晶桿，使籽晶與熔體接后提起，如果帶料，將溫度升高2～4℃，靜置5～10分鐘后繼續嘗試，直至不帶料即可進行步驟③；

③提拉過程包括引晶、縮頸、擴肩和等徑生長，其中引晶時晶體直徑不變，長度提拉1～2cm；再通過提高拉速來實現縮頸，當縮頸完成后將拉速控制在10mm/h左右，然后以2℃/h的速率降低整個體系的溫度，當看到籽晶沿模具隙縫方向變大，變大則轉入擴肩階段，在放肩階段，體系以15～18℃/h的速率降溫，直到晶體完全覆蓋整個模具，表明放肩階段完成，應進入等徑生長階段；進入等徑階段，此時提拉速度控制在10mm/h，溫度不變，直到生長結束時，快速提拉晶體，使其脫離模具；

④晶體生長結束后，以每小時20～30℃的速率逐漸降至室溫，獲得沒有氣泡和多晶的片狀β-Ga₂O₃晶體。