[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

本發明公開了一種制備氮化鋁晶體的坩堝設備及方法，坩堝設備包括坩堝體、襯底及襯底溫場調整組件；其中，坩堝體的內部自下而上分為相互連通的第一腔室、第二腔室及第三腔室，且第二腔室的直徑小于第一腔室與第三腔室的直徑；襯底溫場調整組件為中空圓柱體，襯底覆蓋于坩堝體的開口，襯底溫場調整組件的底面與襯底遠離上述開口的表面相貼合。相較于現有技術而言，上述坩堝設備能夠有效的降低氮化鋁晶體的成核數，并且能夠得到尺寸較大的氮化鋁晶體。

技術領域

本發明涉及晶體制備領域，尤其涉及一種制備氮化鋁晶體的坩堝設備及方法。

背景技術

深紫外發光器件在殺菌消毒、水的凈化、生物醫療、深紫外光源等方面有廣泛的應用前景，而氮化鋁晶體是制備深紫外發光器件理想的半導體材料。同時，由于氮化鋁晶體具有耐高溫高壓、極高的壓電效應及高的電子遷移率等特性，使得它在制備大功率電子器件等方面的應用也受到了極高的期望和廣泛的關注。然而，氮化鋁晶體材料制備困難重重，目前國內外對氮化鋁晶體的研究仍停留在厘米級的制備尺寸上。

目前升華法(也稱物理氣相傳輸法)制備氮化鋁晶體被認為最有前景的方法，其基本過程是：氮氣環境和高溫條件(通常1900℃)下，氮化鋁物料在高溫區升華，然后在低溫區再結晶形成晶體。而目前使用此方法生長氮化鋁單晶的難點有：(1)由于氮化鋁晶體生長過程中表現出的強烈的各向異性，使得氮化鋁自發成核，在生長前期的成核率得不到控制；(2)難以擴大氮化鋁晶體的尺寸，目前所用的籽晶誘導法找不到合適的籽晶，難于實施。即目前還無法制備出成核數少、大尺寸的氮化鋁晶體。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種制備氮化鋁晶體的坩堝設備及方法，旨在解決現有技術中難以制備出成核數少、大尺寸的氮化鋁晶體的技術問題。

為實現上述目的，本發明第一方面提供一種制備氮化鋁晶體的坩堝設備，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，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。

可選的，所述坩堝設備還包括三個相互獨立的加熱器，所述三個相互獨立的加熱器分別設置于所述第一腔室、第二腔室及第三腔室的內壁或者外壁。

可選的，所述坩堝體與所述襯底的制備材料中均包括金屬鎢。

可選的，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。

此外，為實現上述目的，本發明第二方面還提供一種利用坩堝設備制備氮化鋁晶體的方法，所述坩堝設備為本發明第一方面提供的坩堝設備，上述方法包括：

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；