[發(fā)明專利]單斜相Ga2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011377984.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112663135B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭國聰;王國強;劉彬文;姜小明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/46
• 代理公司: 北京元周律知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

1.一種單斜相Ga₂S₃單晶的物理氣相生長方法，其特征在于，所述物理氣相生長方法是采用垂直物理氣相沉積法，具體為：

將含有Ga₂S₃多晶原料和單斜相Ga₂S₃籽晶的真空密閉容器在溫度梯度區(qū)內(nèi)進行加熱恒溫；晶體生長后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體；

所述溫度梯度區(qū)包括高溫區(qū)和低溫區(qū)，高溫區(qū)位于低溫區(qū)的上部；

所述Ga₂S₃多晶原料位于高溫區(qū)；

所述單斜相Ga₂S₃籽晶位于低溫區(qū)；

所述高溫區(qū)的預(yù)設(shè)溫度為860~1030℃；

所述低溫區(qū)的預(yù)設(shè)溫度為820~930℃；

所述溫度梯度為1~10℃/cm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述溫度梯度為2~5℃?/cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述單斜相Ga₂S₃籽晶經(jīng)單面拋光，拋光面為生長面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，晶體生長時間為150~400h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述高溫區(qū)和所述低溫區(qū)均以8~25℃/h的速率降溫至室溫。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述高溫區(qū)和所述低溫區(qū)均以10~25^oC/h的速率降至室溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，真空密閉容器的真空度小于等于10^-2Pa。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）將單斜相Ga₂S₃籽晶置于石英管底部；將Ga₂S₃多晶原料置于小石英坩堝內(nèi)，固定在石英管內(nèi)的上端，小石英坩堝底部開孔和石英管底部相通；

2）將步驟1）中的石英管進行真空熔封；

3）將真空熔封后的石英管在溫度梯度區(qū)內(nèi)進行加熱恒溫；晶體生長后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生長方法，其特征在于，步驟3）中，將真空熔封后的石英管放置在具有高溫區(qū)和低溫區(qū)的生長裝置中的溫度梯度內(nèi)，加熱到預(yù)定溫度后保溫，得到穩(wěn)定溫場。

10.一種晶體生長裝置在權(quán)利要求1至9任一項所述單斜相Ga₂S₃單晶的物理氣相生長方法中的應(yīng)用，其特征在于，所述晶體生長裝置包括雙溫區(qū)加熱爐體；雙溫區(qū)加熱爐體內(nèi)設(shè)置有爐膛；爐膛包括位于爐膛上端的高溫區(qū)和下端的低溫區(qū)；爐膛上部設(shè)置有保溫蓋，剛玉桿穿過保溫蓋進入爐膛內(nèi)部，并和石英坩堝連接；爐體支架上設(shè)置有升降裝置。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其特征在于，所述升降裝置包括直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和升降橫臂；

所述升降橫臂和剛玉桿相連，以控制石英坩堝的上下運動；

所述直線導(dǎo)軌與升降橫臂連接，以使其沿上下往復(fù)運動；

所述滾珠絲杠與升降橫臂連接，并通過所述滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動來帶動升降橫臂上下運動。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其特征在于，所述晶體生長裝置還包括設(shè)置在爐膛外周側(cè)的加熱裝置；

所述加熱裝置分別位于高溫區(qū)和低溫區(qū)。