[發明專利]制備氮化鋁晶體的坩堝設備及方法

有效

• 申請號: 201810949420.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109023513B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 覃佐燕;武紅磊;鄭瑞生
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/40
• 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坩堝設備，其特征在于，所述坩堝設備包括坩堝體、襯底及襯底溫場調整組件；

所述坩堝體的內部自下而上分為第一腔室、第二腔室及第三腔室，所述第一腔室、第二腔室及第三腔室相互連通，且所述第二腔室的直徑小于所述第一腔室與所述第三腔室的直徑，所述第一腔室、第二腔室及第三腔室均設置有加熱器；

所述襯底溫場調整組件為中空圓柱體，所述中空圓柱體包括中空的漏斗狀腔體，所述腔體的兩個開口分別位于所述中空圓柱體的底面與頂面，且底面開口的直徑小于頂面開口的直徑；

所述襯底覆蓋于所述坩堝體的開口，所述襯底溫場調整組件的底面與所述襯底遠離所述開口的表面相貼合。

2.如權利要求1所述的坩堝設備，其特征在于，所述底面開口的圓心和所述頂面開口的圓心均位于所述中空圓柱體的軸線上。

3.如權利要求1所述的坩堝設備，其特征在于，所述腔體沿所述中空圓柱體的軸線所形成的切面中，所述腔體的內壁所對應的邊為直線。

4.如權利要求1所述的坩堝設備，其特征在于，所述腔體沿所述中空圓柱體的軸線所形成的切面中，所述腔體的內壁所對應的邊為弧線。

5.如權利要求1所述的坩堝設備，其特征在于，所述腔體沿所述中空圓柱體的軸線所形成的切面中，所述腔體的內壁所對應的邊為階梯狀。

6.如權利要求1所述的坩堝設備，其特征在于，所述坩堝體與所述襯底的制備材料中均包括金屬鎢。

7.如權利要求6所述的坩堝設備，其特征在于，所述襯底的直徑大于所述坩堝體的開口的內徑，且小于或等于所述坩堝體的開口的外徑，所述襯底溫場調整組件的直徑等于所述襯底的直徑。

8.一種利用坩堝設備制備氮化鋁晶體的方法，所述坩堝設備為權利要求1至7任意一項所述的坩堝設備，其特征在于，所述方法包括：

在所述坩堝設備的第一腔室與第二腔室中加入氮化鋁源之后，將所述坩堝設備放置于生長室中；

調節所述生長室中的氣壓至0.5～1.5個大氣壓，以及調節所述生長室中的溫度，并在所述生長室中的溫度大于1800℃時，調節所述坩堝設備第三腔室的溫度，使所述坩堝設備的襯底的溫度大于所述第二腔室的溫度；

當所述生長室中的溫度處于2250℃～2400℃時，對所述生長室進行保溫處理，保溫時長為0.5～2個小時；

保持所述第二腔室的溫度不變，以2℃～15℃/小時的降溫速率降低所述襯底的溫度，當所述襯底的溫度比所述第二腔室的溫度低10℃～50℃時停止降溫；

以25℃～75℃/小時的降溫速率降低所述坩堝體的整體溫度，并保持所述襯底與所述第二腔室之間的溫差不變，并在所述第二腔室的溫度處于2050～2250℃時停止降溫；

以0.3kPa～3kPa/小時的降壓速率降低所述生長室中的氣壓，當所述生長室中的氣壓處于0.5～1個大氣壓時停止降壓，并提升所述第一腔室的溫度，以及對所述第二腔室進行保溫，保溫時間為6～20小時；

降低所述坩堝設備的整體溫度，得到氮化鋁晶體。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮化鋁源為燒結過的呈陶瓷態或多晶態的氮化鋁源。