[發明專利]單斜相Ga2

有效

• 申請號: 202011377984.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112663135B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 郭國聰;王國強;劉彬文;姜小明
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00;C30B29/46
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 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內進行加熱恒溫；晶體生長后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體；

所述溫度梯度區包括高溫區和低溫區，高溫區位于低溫區的上部；

所述Ga₂S₃多晶原料位于高溫區；

所述單斜相Ga₂S₃籽晶位于低溫區；

所述高溫區的預設溫度為860~1030℃；

所述低溫區的預設溫度為820~930℃；

所述溫度梯度為1~10℃/cm。

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

3.根據權利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述單斜相Ga₂S₃籽晶經單面拋光，拋光面為生長面。

4.根據權利要求1所述的生長方法，其特征在于，晶體生長時間為150~400h。

5.根據權利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述高溫區和所述低溫區均以8~25℃/h的速率降溫至室溫。

6.根據權利要求1所述的生長方法，其特征在于，所述高溫區和所述低溫區均以10~25^oC/h的速率降至室溫。

7.根據權利要求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.根據權利要求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，固定在石英管內的上端，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內進行加熱恒溫；晶體生長后降溫，得到所述單斜相Ga₂S₃晶體。

9.根據權利要求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和低溫區的生長裝置中的溫度梯度內，加熱到預定溫度后保溫，得到穩定溫場。

10.一種晶體生長裝置在權利要求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用，其特征在于，所述晶體生長裝置包括雙溫區加熱爐體；雙溫區加熱爐體內設置有爐膛；爐膛包括位于爐膛上端的高溫區和下端的低溫區；爐膛上部設置有保溫蓋，剛玉桿穿過保溫蓋進入爐膛內部，并和石英坩堝連接；爐體支架上設置有升降裝置。

11.根據權利要求10所述的應用，其特征在于，所述升降裝置包括直線導軌、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；

所述直線導軌與升降橫臂連接，以使其沿上下往復運動；

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

12.根據權利要求11所述的應用，其特征在于，所述晶體生長裝置還包括設置在爐膛外周側的加熱裝置；

所述加熱裝置分別位于高溫區和低溫區。