[發(fā)明專利]一種氮化物單晶生長(zhǎng)裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011133464.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112430848B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;黃瑞;蘭天;李穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B29/40
• 分類號(hào): C30B29/40;C30B15/34;C30B15/14;C30B15/20;C30B15/02
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

1.一種氮化物單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在于，包括：反應(yīng)室、坩堝、加熱器、第一電極和單晶生長(zhǎng)模塊，其中，所述反應(yīng)室為密閉的，所述坩堝位于所述反應(yīng)室內(nèi)，所述加熱器用于對(duì)所述坩堝加熱，每一單晶生長(zhǎng)模塊位于所述坩堝內(nèi)，所述坩堝用于放置目標(biāo)金屬熔體，所述第一電極的至少部分用于浸沒(méi)于所述目標(biāo)金屬熔體中，所述目標(biāo)金屬為所述目標(biāo)氮化物中對(duì)應(yīng)的金屬；

所述單晶生長(zhǎng)模塊包括第二電極、籽晶夾持器、籽晶桿、目標(biāo)氮化物籽晶和導(dǎo)模板，其中，所述導(dǎo)模板位于所述坩堝內(nèi)，所述籽晶夾持器的下端與所述籽晶桿的上端連接，所述籽晶桿的下端與所述目標(biāo)氮化物籽晶的上端連接，所述目標(biāo)氮化物籽晶的下端位于所述導(dǎo)模板的上方，所述第二電極環(huán)繞所述籽晶桿，以使得所述第二電極與所述導(dǎo)模板上沉積的目標(biāo)氮化物晶體之間形成電場(chǎng)；

所述第一電極與目標(biāo)電源的負(fù)極連接，所述第二電極與所述目標(biāo)電源的正極連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在于，所述目標(biāo)電源的大小可調(diào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在于，還包括第一調(diào)節(jié)模塊，所述第一調(diào)節(jié)模塊與所述導(dǎo)模板連接，用于調(diào)節(jié)所述導(dǎo)模板的狹縫長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在于，還包括第二調(diào)節(jié)模塊，所述第二調(diào)節(jié)模塊與所述導(dǎo)模板連接，用于調(diào)節(jié)所述導(dǎo)模板的狹縫寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物單晶生長(zhǎng)裝置，其特征在于，還包括第三調(diào)節(jié)模塊，所述第三調(diào)節(jié)模塊與所述籽晶夾持器連接，用于控制所述籽晶夾持器在豎直方向上下移動(dòng)，且移動(dòng)速度可調(diào)。

6.一種基于權(quán)利要求1至5任一所述的氮化物單晶生長(zhǎng)裝置的氮化物單晶生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括：

向所述反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)庵令A(yù)設(shè)壓力狀態(tài)，通過(guò)所述加熱器將所述坩堝的加熱至預(yù)設(shè)溫度；

將所述第一電極與所述目標(biāo)電源的負(fù)極連接，所述任一單晶生長(zhǎng)模塊的所述第二電極與所述目標(biāo)電源的正極連接；

確定所述目標(biāo)氮化物熔體沿著所述導(dǎo)模板中的毛細(xì)管爬升至所述導(dǎo)模板上部平臺(tái)處，控制所述籽晶夾持器通過(guò)所述籽晶桿帶動(dòng)所述目標(biāo)氮化物籽晶，以使所述氮化物籽晶接觸爬升上來(lái)的所述目標(biāo)氮化物晶體；

取出所述目標(biāo)氮化物籽晶。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物單晶生長(zhǎng)方法，其特征在于，還包括：

若所述目標(biāo)氮化物晶體的沉淀高度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，則通過(guò)所述籽晶夾持器帶動(dòng)所述目標(biāo)氮化物籽晶向上運(yùn)動(dòng)，拉制單晶。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物單晶生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述向所述反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)庵令A(yù)設(shè)壓力狀態(tài)，且所述坩堝的溫度為預(yù)設(shè)溫度，之前還包括：

將固體目標(biāo)金屬材料放置在所述坩堝底部，密封所述反應(yīng)室，抽出所述反應(yīng)室內(nèi)的其它氣體，向所述反應(yīng)室內(nèi)通入氮?dú)猓ㄟ^(guò)所述加熱器將所述坩堝加熱至所述預(yù)設(shè)溫度，所述目標(biāo)金屬材料與所述目標(biāo)氮化物相對(duì)應(yīng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氮化物單晶生長(zhǎng)方法，其特征在于，所述取出所述目標(biāo)氮化物籽晶之后還包括：

若所述目標(biāo)氮化物晶體的沉淀高度達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，斷開(kāi)所述第一電極、所述第二電極與所述目標(biāo)電源的連接，斷開(kāi)所述加熱器的電源，停止加熱，待所述反應(yīng)室內(nèi)的溫度冷卻至室溫，將所述目標(biāo)氮化物晶體從所述反應(yīng)室內(nèi)取出。