[發明專利]一種制備氮化鋁晶體的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810515775.0
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108396384B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 覃佐燕;武紅磊;鐘旭輝;鄭瑞生
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B11/02
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

1.一種制備氮化鋁晶體的方法，其特征在于，所述方法采用制備氮化鋁晶體的裝置，所述裝置包括：第一坩堝、第二坩堝、襯底和調溫臺；

所述第一坩堝包括原料腔和反應腔，其中，所述反應腔的直徑大于原料腔的直徑，所述原料腔位于所述第一坩堝的底部，所述反應腔位于所述第一坩堝的開口處；

所述襯底覆蓋所述第一坩堝的開口，以使氮化鋁晶體在所述反應腔升華后凝結于所述襯底上；

所述調溫臺為中空結構，且中空部位的直徑最小的一側的置于所述襯底上，以調整所述襯底與外部空氣的接觸面積；

所述第二坩堝包括原料腔和反應腔，其中，所述第二坩堝的原料腔位于所述第二坩堝的底部，所述第二坩堝的原料腔的直徑大于所述第二坩堝的反應腔的直徑；

所述方法包括：

將氮化鋁置于第一坩堝的反應腔中，并將襯底置于所述第一坩堝的頂部，將調溫臺的中空部位的直徑最小的一側置于所述襯底上，且調溫臺的中心和所述襯底的中心重合，在1~1.5個大氣壓的氮氣氣氛、升溫速率為400~600℃/h升溫到2000℃~3000℃，保溫3.5~10小時，在襯底的中心處得到氮化鋁單晶；

將氮化鋁單晶作為籽晶，增加調溫臺的中空部位的直徑，在1~1.5個大氣壓的氮氣氣氛下，以升溫速率為400~600℃/h升溫到1900℃~2000℃時，保溫0.5~2h，繼續升溫至2000℃~3000℃，保溫3.5~10小時，以降溫速率為400~600℃/h降溫到1900℃~2000℃，保溫0.5~2h，得到生長后的氮化鋁晶體；

將生長后的氮化鋁晶體作為籽晶，并將包含籽晶的襯底置于第二坩堝上，增加調溫臺的中空部位的直徑，以升溫速率為400~600℃/h升溫到1900℃~2000℃時，保溫0.5~2h，繼續升溫至2000℃~3000℃，保溫3.5~10小時，以降溫速率為400~600℃/h降溫到1900℃~2000℃，保溫0.5~2h，得到氮化鋁晶體。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述調溫臺由多層中空圓柱體構成，每層圓柱的中空直徑逐層增加。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述調溫臺為多層中空圓柱體，且中空部為圓錐體結構。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述調溫臺為多個中心開孔的板，且每個板中開孔的直徑逐漸增加。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坩堝的原料腔的高度為30~60mm，直徑為15~45mm，所述第一坩堝的反應腔的高度為50~20mm，直徑為30~50mm。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述調溫臺中直徑最小的圓柱的直徑為1mm，直徑最大的圓柱體的直徑為25mm。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述調溫臺中空部的圓錐體的頂部直的徑為1mm，底部的直徑為25mm。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述調溫臺中多個中心開孔的板的直徑的范圍為1~25mm。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

將氮化鋁置于第一坩堝的反應腔中之前，還包括：將氮化鋁粉在氮氣氣氛條件下，升溫至1500℃~2000℃下保溫3~6h，重復2~5次，得到燒結后的氮化鋁。