[實用新型]一種通過物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶的坩堝裝置

有效

• 申請號: 201721903577.9
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN207713855U
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 吳亮;黃嘉麗;賀廣東;黃毅;雷丹;王琦琨;王智昊;龔加瑋
• 申請（專利權）人: 蘇州奧趨光電技術有限公司
• 主分類號: C30B23/02
• 分類號: C30B23/02;C30B29/40
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛

本實用新型公開了一種通過物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶的坩堝裝置，包括用于放置氮化鋁粉源/氮化鋁燒結體的坩堝本體、設于坩堝本體頂部的坩堝蓋、設于坩堝本體中的位于坩堝蓋下方的籽晶臺、設于籽晶臺下方的導流加熱罩，導流加熱罩沿遠離籽晶臺的方向向下逐漸徑向張開，導流加熱罩用于將熱量導向籽晶臺的邊緣，使籽晶臺的邊緣溫度大于籽晶臺的中心溫度。本實用新型一種生長氮化鋁單晶的坩堝裝置，通過設置導流加熱罩，使得籽晶臺的邊緣溫度高于籽晶臺的中心溫度，有效的抑制籽晶臺邊緣的多晶形成；籽晶臺中心溫度相對較低，為籽晶誘導AlN單晶生長提供有利條件；導流加熱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。

技術領域

本實用新型涉及一種通過物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶的坩堝裝置。

背景技術

第三代半導體材料氮化鋁（AlN）禁帶寬度為6.2eV，在紫外/深紫外發光波段具有獨特優勢，是紫外LED最佳襯底材料之一。同時，因其較高的擊穿場強、較高的飽和電子漂移速率以及高的導熱、抗輻射能力，AlN也可滿足高溫/高頻/高功率電子器件的設計要求，在電子、印刷、生物、醫療、通訊、探測、環保等領域具有巨大的應用潛力。

幾乎難溶于任何液體，且熔點在2800℃以上，無法通過傳統的溶液法、熔體法獲得。利用AlN粉源材料在1800℃以上發生升華的特點，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動力，使氮蒸汽與鋁蒸汽從高溫區傳輸至低溫區，在微過飽和狀態下結晶得到AlN單晶。

同質外延是得到高質量大尺寸AlN單晶的有效方法，用這種方法生長的晶體內應力小，缺陷密度低，但由于籽晶定向、籽晶粘結及溫場分布等問題，籽晶周圍易形成多晶，影響生長單晶尺寸及成品率。根據氮化鋁晶體生長熱力學及動力學計算得出，晶體生長速率與長晶氣氛壓強、長晶溫度及長晶區溫差有關。其中長晶溫度越高、溫差越大及揮發沉積距離越短，長晶速率越高。而籽晶粘結的籽晶臺徑向溫差及過飽和度直接影響著晶體的形核數量，較小的徑向溫差及合理的過飽和度分布有利于減小形核數量，形成高質量的單晶。且由于實驗后需要從籽晶臺上取下晶體，容易造成籽晶臺損毀，不利于籽晶臺的重復使用，增加制造成本，因此設計適宜的坩堝裝置對生長優質的AlN單晶至關重要。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種通過物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶的坩堝裝置，通過設置導流加熱罩，使得籽晶臺的邊緣溫度高于籽晶臺的中心溫度，有效的抑制籽晶臺邊緣的多晶形成；籽晶臺中心溫度相對較低，為籽晶誘導AlN單晶生長提供有利條件。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種通過物理氣相傳輸法生長氮化鋁單晶的坩堝裝置，包括用于放置氮化鋁粉源/氮化鋁燒結體的坩堝本體、設于所述坩堝本體頂部的坩堝蓋、設于所述坩堝本體中的位于所述坩堝蓋下方的籽晶臺、設于所述籽晶臺下方的導流加熱罩，所述導流加熱罩沿遠離所述籽晶臺的方向向下逐漸徑向張開，所述導流加熱罩位于所述氮化鋁粉源/氮化鋁燒結體的上方，所述導流加熱罩，可作為發熱源，用于將熱量導向所述籽晶臺的邊緣，使所述籽晶臺的邊緣溫度大于所述籽晶臺的中心溫度。

優選地，所述導流加熱罩的上端與所述籽晶臺之間間隙分布。

優選地，所述導流加熱罩的下端沿其周向抵觸于所述坩堝本體的內側周部。

優選地，所述坩堝本體包括第一本體、設于所述第一本體上方的第二本體，所述第一本體的內徑小于所述第二本體的內徑，所述導流加熱罩的下端抵設于所述第一本體的頂端。

優選地，所述導流加熱罩包括罩體、設于所述罩體中的用于加熱所述罩體的加熱機構。

優選地，所述坩堝裝置還包括設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/氮化鋁燒結體的隔板。