[實用新型]一種升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置

有效

• 申請號: 201320364361.5
• 申請日: 2013-06-10
• 公開（公告）號: CN203295659U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 武紅磊;鄭瑞生;徐百勝;閆征;鄭偉;李萌萌
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C30B23/06
• 分類號: C30B23/06;C30B29/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于晶體制備領域，特別涉及一種升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置。

背景技術

氮化鋁晶體是第三代半導體材料(氮化鋁、氮化鎵、碳化硅、氧化鋅、金剛石等)的典型代表之一，又是這些材料中的直接帶隙、禁帶寬度最寬(6.2電子伏特)的一個；它同時具備了極為優良的光、電、聲、機械性質，已經表現出極其廣闊的應用前景和難以估量的巨大經濟效益。升華法(或物理氣相傳輸法)是目前制備氮化鋁晶體最常用的方法，其基本過程是氮化鋁物料高溫下分解升華，然后在低溫區再結晶形成氮化鋁單晶體。該方法制備氮化鋁晶體過程中，由于生長溫度超過2000℃，且生長區域的溫度分布對晶體的生長速率、形態及結晶質量都有較大的影響，因此，要求生長裝置在生長區域既能滿足能夠高溫條件，又能較為精確地控制溫度場。

近十年來，隨著碳化硅、藍寶石等高溫晶體材料制備技術的發展，中頻感應加熱爐有加熱快、能耗小等優點，成為生長這些材料的主要設備。然而，氮化鋁晶體生長對溫度場條件十分敏感。溫度場條件是否合適直接決定了氮化鋁晶體生長質量的優劣。而中頻感應加熱爐主要是通過坩堝的上下移動來改變與線圈的相對位置，來調整生長區的溫度場分布，難以精確地控制溫度場分布，尤其是氣化區和結晶區的溫度差。因此，為了達到合適生長條件所需探索的工藝較多、周期較長。綜上，研發適宜于升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置十分重要。

發明內容

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置，滿足大尺寸、高質量氮化鋁單晶體的生長工藝條件。

實現上述目的的技術方案是一種升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置，由主加熱器(4)、頂加熱器(3)、側屏蔽層(5)、頂屏蔽層(2)和底屏蔽層(6)組成，其中，所有屏蔽層均為全金屬熱反射屏，每個屏蔽層相互獨立，且內部尺寸均按階梯狀分布。

上述技術方案中，頂加熱器(3)是由圓形鎢板切割加工而成近“W”形的圓盤，其兩端分別與2個引出電極(1)焊固。

上述技術方案中，主加熱器(4)是由矩形鎢板切割加工成“矩形波”形狀后再在高溫下整體合圍成的閉合圓筒。

上述技術方案中，主加熱器(4)由圓筒同一側的三等分處分別與3個引出電極(1)連接焊固。

上述技術方案中，側屏蔽屏(5)由內向外依次為3-9層的鎢圓筒以及3-6層的鉬圓筒，圓筒之間經由鎢桿穿孔定位后焊固而成，筒高度呈階梯狀分布，相鄰筒間的距離為3-15毫米。

上述技術方案中，頂屏蔽層(2)由內部為6-15層鎢圓板及外部為3-6層鉬圓板經由鎢桿穿孔定位后焊固而成，鎢、鉬圓板的直徑呈階梯狀增大，相鄰兩圓板間的距離為3-15毫米。

上述技術方案中，底屏蔽層(6)由上向下依次為鎢盤、鎢支架、6-15層鎢圓板和3-6層鉬圓板，各組件之間經由鎢桿定位后焊固，其中，鎢、鉬圓板的直徑呈階梯狀增大，相鄰兩圓板間的距離為3-15毫米。

上述技術方案中，所有的焊固均為氬弧焊固。

該實用新型有以下優點和特點：

(1)該實用新型用于升華法制備氮化鋁晶體，包括兩套加熱器，通過調整兩者的加熱功率可以精確地控制生長區域的溫度，操作方便，滿足氮化鋁晶體生長所需的溫度場條件；

(2)無論是加熱器還是屏蔽層，兩者均是通過金屬鎢的板材切割加工而成，工藝較為簡單，可輕松加工，制造成本較低；

(3)屏蔽屏可以有效減少熱量通過輻射和對流方式的損失，同時，合理的結構設計降低了屏蔽層因形變帶來不良的影響；

(4)3個屏蔽層彼此相互獨立，一旦有損壞，僅需維修更換損壞的屏蔽層，裝置的維護成本較低；

(5)鎢板材制作的加熱器，不易斷裂，且高溫脆化現象不明顯，經久耐用；

(6)整個裝置既有較好的耐高溫性，又不易引入雜質，同時不會污染環境，對人體無害。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的示意圖；

圖2是本實用新型實施例中主加熱器的示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供了一種升華法制備氮化鋁晶體的生長裝置。下面舉一個用本實用新型制作的生長裝置的實施例，對本實用新型做進一步說明。

實施例