[發(fā)明專利]一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710983618.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107723788A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳亮;黃嘉麗;王智昊;賀廣東;王琦琨;龔加瑋;雷丹
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州奧趨光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00;C30B29/38
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置。

背景技術(shù)

第三代半導(dǎo)體材料氮化鋁（AlN）禁帶寬度為6.2eV，在紫外/深紫外發(fā)光波段具有獨(dú)特優(yōu)勢，是紫外LED最佳襯底材料之一。同時，因其較高的擊穿場強(qiáng)、較高的飽和電子漂移速率以及高的導(dǎo)熱、抗輻射能力，AlN也可滿足高溫/高頻/高功率電子器件的設(shè)計要求，在電子、印刷、生物、醫(yī)療、通訊、探測、環(huán)保等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

幾乎難溶于任何液體，且熔點(diǎn)在2800℃以上，無法通過傳統(tǒng)的溶液法、熔體法獲得。利用AlN粉源材料在1800℃以上發(fā)生升華的特點(diǎn)，可以通過物理氣相傳輸法獲得AlN體材料。此方法以粉源表面與生長界面之間的溫度梯度為驅(qū)動力，使氮蒸汽與鋁蒸汽從高溫區(qū)傳輸至低溫區(qū)，在微過飽和狀態(tài)下結(jié)晶得到AlN單晶。

籽晶誘導(dǎo)是得到大尺寸AlN單晶的有效方法，用這種方法生長的晶體內(nèi)應(yīng)力小，缺陷密度低，但由于籽晶定向、籽晶粘結(jié)及溫度場分布等問題，籽晶周圍易形成多晶，影響最后單晶尺寸。同時，在坩堝蓋上長晶過程中，坩堝蓋邊緣與坩堝本體內(nèi)壁接觸處易結(jié)晶，導(dǎo)致單晶生長結(jié)束后坩堝蓋不易打開，容易破壞坩堝蓋及坩堝本體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置，使氣體集中往籽晶臺中心部位傳輸，有效的抑制了籽晶周圍多晶的形成，解決了坩堝蓋與坩堝本體由于晶體粘結(jié)而難打開的問題；同時提高了長晶的溫差，提高了長晶的速率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置，包括用于放置氮化鋁粉源或氮化鋁燒結(jié)體的坩堝本體、蓋設(shè)于所述坩堝本體頂部的坩堝蓋、固設(shè)于所述坩堝蓋的內(nèi)表面的籽晶臺、上端固定在所述籽晶臺上的導(dǎo)流罩，所述導(dǎo)流罩沿遠(yuǎn)離所述籽晶臺的方向向下逐漸徑向張開。

優(yōu)選地，所述坩堝裝置還包括設(shè)于所述坩堝本體中的用于隔開所述坩堝蓋和所述氮化鋁粉源或用于隔開所述坩堝蓋和所述氮化鋁燒結(jié)體的隔離件。

更優(yōu)選地，所述隔離件上設(shè)有通孔，所述籽晶臺包括用于穿過所述通孔并抵接在所述坩堝蓋的內(nèi)表面的第一臺體、與所述第一臺體一體成型的位于所述隔離件遠(yuǎn)離所述坩堝蓋一側(cè)的第二臺體，所述導(dǎo)流罩固定安裝在所述第二臺體上。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二臺體的直徑大于所述通孔的直徑，所述第二臺體的上表面與所述隔離件的下表面之間間隙分布，所述導(dǎo)流罩包括連接部、固定連接在所述連接部下方的導(dǎo)流部，所述連接部卡設(shè)于所述隔離件的下表面和所述第二臺體的上表面之間。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)流罩呈錐形。

更優(yōu)選地，所述導(dǎo)流罩的錐角在20°-160°之間。

更優(yōu)選地，所述坩堝本體、所述坩堝蓋、所述籽晶臺、所述導(dǎo)流罩、所述隔離件同軸心線分布。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)流罩的底端與所述氮化鋁粉源的頂端或所述氮化鋁燒結(jié)體的頂端之間的距離為1-10mm。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)流罩與所述坩堝本體的內(nèi)壁之間的距離為0.5-10mm。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)流罩的厚度為1-10mm。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置，通過設(shè)置沿遠(yuǎn)離籽晶臺的方向向下逐漸徑向張開的導(dǎo)流罩，使氣體集中往籽晶臺中心部位傳輸，有效的抑制了籽晶周圍多晶的形成，解決了坩堝蓋與坩堝本體由于晶體粘結(jié)而難打開的問題；同時，通過將籽晶臺抵接在坩堝蓋內(nèi)表面，籽晶臺通過坩堝蓋與外界傳熱散熱，降低了籽晶臺的中心溫度，提高了籽晶臺與氮化鋁粉源之間長晶的溫差，提高了長晶的速率。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為導(dǎo)流罩的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、氮化鋁粉源/氮化鋁燒結(jié)體；2、坩堝本體；3、坩堝蓋；4、籽晶臺；41、第一臺體；42、第二臺體；5、導(dǎo)流罩；51、連接部；52、導(dǎo)流部；6、隔離件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

參見圖1-2所示，上述一種用于氮化鋁單晶生長的坩堝裝置，包括用于放置氮化鋁粉源/氮化鋁燒結(jié)體1的坩堝本體2、蓋設(shè)于該坩堝本體2頂部的坩堝蓋3、固設(shè)于該坩堝蓋3的內(nèi)表面的籽晶臺4、上端固定在該籽晶臺4上的導(dǎo)流罩5，該導(dǎo)流罩5沿遠(yuǎn)離籽晶臺4的方向向下逐漸徑向張開。在本實施例中，該坩堝本體2呈圓柱形分布，該導(dǎo)流罩5呈錐形分布。該坩堝本體2、該坩堝蓋3、該籽晶臺4、該導(dǎo)流罩5同軸心線分布，該導(dǎo)流罩5的軸心線沿豎直方向分布。