[發明專利]用于助熔劑法生長氮化物單晶的承載結構、系統及方法

在審

• 申請號: 201810133833.3
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN110129887A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 劉宗亮;徐科;任國強;王建峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B19/02;C30B19/10
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發明公開了一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的承載結構、系統及方法。所述的承載結構包括籽晶承載體和支撐機構，所述籽晶承載體可升降地設置于助熔劑法生長氮化物單晶的反應容器內，所述籽晶承載體與支撐機構固定連接，所述支撐機構與驅動機構傳動連接。較之現有技術，本發明通過設置與氮化物單晶的反應容器配合的、結構簡單的承載結構，可以在進行助熔劑法制備氮化物單晶的液相外延生長過程中，方便快捷的調控籽晶的位置，使籽晶外延界面始終處于熔液中合適的過飽和度區域內，從而獲得連續生長的高質量液相外延氮化物單晶。

技術領域

本發明涉及一種氮化物單晶的制備方法，特別涉及一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的原料承載結構、系統及方法。

背景技術

助熔劑法(Na Flux method)生長氮化鎵(GaN)單晶技術是目前國際上公認的獲得高質量、大尺寸氮化鎵體單晶的生長方法之一。由于生長體系所用的氮源為外部提供的氮氣或氨氣，因此，在氣液界面處氮源濃度最高，且隨著熔液深度增加，氮源濃度呈遞減趨勢。這就易導致在氣液界面處形成大量多晶，消耗氮源，從而使氮源無法傳輸至坩堝底部籽晶生長區域或降低坩堝底部區域氮源濃度，這都不利于坩堝底部籽晶外延生長。目前有效的控制方法之一是通過添加碳添加劑來抑制氣液界面處多晶形成，提高氮源向下傳輸的效率。通常籽晶外延生長需要體系內氮源濃度達到一定的過飽和度，過高的過飽和度易在籽晶外延界面形成過量自發成核單晶，從而導致外延界面處產生大量島合并孔洞、包埋物或合并晶界；過低的過飽和度易導致外延界面生長過緩，產生氮空位等缺陷，因此，只有在較為合適的過飽和度區域內，才能獲得結晶質量較好的外延單晶。此外，通常用于生長的籽晶均靜置于坩堝底部，隨著外延晶體生長厚度的不斷增加，外延表面逐漸向氣液界面靠近，一旦進入過高的過飽和度區域，后續生長的晶體質量將下降，且生長界面可能失衡，阻斷后續外延生長。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的承載結構、系統及方法，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的承載結構，其包括籽晶承載體和支撐機構，所述籽晶承載體可升降地設置于助熔劑法生長氮化物單晶的反應容器內，所述籽晶承載體與支撐機構固定連接，所述支撐機構與驅動機構傳動連接。

本發明實施例還提供了一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的系統，包括助熔劑法生長氮化物單晶的反應容器以及前述的任一種承載結構。

本發明實施例還提供了一種助熔劑法生長氮化物單晶的方法，它是基于前述的任一種系統實施的，并且包括：在進行助熔劑法氮化物單晶的液相外延生長過程中，通過調控所述籽晶承載體的位置，使設置在籽晶承載體上的籽晶外延界面始終處于熔液中合適的過飽和度區域內。進一步地，所述的氮化物單晶包括氮化鎵或氮化鋁單晶，且不限于此。

較之現有技術，本發明通過設置與氮化物單晶的反應容器配合的、結構簡單的承載結構，可以在進行助熔劑法制備氮化物單晶的液相外延生長過程中，方便快捷的調控籽晶的位置，使籽晶外延界面始終處于熔液中合適的過飽和度區域內，從而獲得連續生長的高質量液相外延單晶。

附圖說明

圖1是助熔劑法制備氮化物單晶過程氮源濃度分布從氣液界面到反應容器底部逐漸遞減的示意圖。

圖2是本發明一典型實施方案中一種用于助熔劑法生長氮化物單晶的系統結構示意圖。

具體實施方式