[發明專利]一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置及方法

有效

• 申請號: 201310649657.6
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103603049A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 劉南柳;陳蛟;粱智文;童玉珍;張國義
• 申請（專利權）人: 北京大學東莞光電研究院
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司 44272
• 代理人: 楊正坤

1.一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：為單腔室多片式氮化物單晶體材料生長裝置，包括單腔室反應室（3）和攪拌裝置，所述攪拌裝置置于該單腔室反應室（3）中，所述單腔室反應室（3）中還包括原材料生長溶液（2）、從液面通入到單腔室反應室（3）中的氮氣（4）和用于氮化物單晶體材料生長的襯底。

2.根據權利要求1所述的一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：所述襯底是藍寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底，或是襯底上沉積氮化物薄膜的復合襯底，或是氮化物自支撐襯底；所述襯底是水平放置或者是垂直放置；所述襯底至少設有一片。

3.根據權利要求1所述的一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：所述攪拌裝置包括攪拌器（1）、轉軸（11）與電機（6），所述轉軸（11）的兩端分別與攪拌器（1）和電機（6）相連；所述攪拌器（1）包括側面通孔（12）、實心區（13）和下底面通孔（14）；所述側面通孔（12）至少有三個，或是一圈排列，或是多圈排列；所述側面通孔（12）與下底面通孔（14）連通，下底面通孔（14）至少有一個。

4.一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：為多腔室多片式氮化物單晶體材料生長裝置，包括預生長反應室（31）和晶體生長室（32）以及所述攪拌裝置，所述攪拌裝置設于該預生長反應室（31）中，原材料溶液（21）置于所述預生長反應室（31）中，氮氣（4）通過管道輸運到所述預生長反應室（31）中，襯底置于所述晶體生長反應室（32）內，氮氣（42）通過管道輸運到所述預生長反應室（32）中，所述原材料溶液（21）通過閥門（81）與管道（91）注入到所述晶體生長反應室（32）內并形成晶體生長所需要的生長溶液（22），而所述晶體生長反應室（32）內的生長溶液（22）通過閥門（82）與管道（92）回流到所述預生長反應室（31），通過驅動液體流動的動力裝置調控溶液的循環。

5.根據權利要求4所述的一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：所述多腔室多片式氮化物單晶體材料生長裝置至少包括一個預生長反應室（31）與一個晶體生長反應室（32），所述預生長反應室（31）與晶體生長反應室（32）之間至少兩條連接通道，且其中一條通道配備驅動液體流動的所述動力裝置。

6.根據權利要求4所述的一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：所述襯底是藍寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底，或是襯底上沉積氮化物薄膜的復合襯底，或是氮化物自支撐襯底；所述襯底是水平放置或者是垂直放置；所述襯底至少設有一片。

7.根據權利要求4所述的一種多片式氮化物單晶體材料生長裝置，其特征在于：所述攪拌裝置包括攪拌器（1）、轉軸（11）與電機（6），所述轉軸（11）的兩端分別與攪拌器（1）和電機（6）相連；所述攪拌器（1）包括側面通孔（12）、實心區（13）和下底面通孔（14）；所述側面通孔（12）至少有三個，或是一圈排列，或是多圈排列；所述側面通孔（12）與下底面通孔（14）連通，下底面通孔（14）至少有一個。

8.一種根據權利要求1至3任意之一所述的多片式氮化物單晶體材料生長裝置的多片式氮化物單晶體材料生長方法，其特征在于：包括以下步驟：

A．設置一個攪拌裝置，攪拌裝置中的攪拌器（1）浸沒在原材料生長溶液（2）中，襯底置于單腔室反應室（3）的底部或四周，氮氣（4）通入到單腔室反應室（3）中在原材料生長溶液（2）的表面解離吸附溶解而形成含N溶液；

B．攪拌器（1）在電機（6）的驅動下以轉軸（11）為對稱軸旋轉，處于攪拌器（1）下面的生長溶液在負壓的作用下通過下底面通孔（14）被吸收到攪拌器（1）內，然后在攪拌器（1）內被旋轉加速，最后在離心力作用下通過側面通孔（12）離開攪拌器，回到單腔室反應室（3）中；

C．當含N溶液中N的溶解濃度達到生長所需閾值時開始在襯底上生長晶體。