[發明專利]一種基于深度學習和導模法的導電型氧化鎵的質量預測方法、制備方法及系統

在審

• 申請號: 202011638965.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112837758A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 齊紅基;王曉亮;陳端陽;賽青林
• 申請（專利權）人: 杭州富加鎵業科技有限公司
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C20/70;C30B29/16;C30B15/34;C30B15/20
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 徐凱凱

本發明公開了一種基于深度學習和導模法的導電型氧化鎵的質量預測方法、制備方法及系統，質量預測方法包括步驟：獲取導模法制備導電型氧化鎵單晶的制備數據，所述制備數據包括籽晶數據、環境數據以及控制數據，所述控制數據包括摻雜元素濃度、摻雜元素類型；對所述制備數據進行預處理，得到預處理制備數據；將所述預處理制備數據輸入訓練好的神經網絡模型，通過所述訓練好的神經網絡模型得到所述導電型氧化鎵單晶對應的預測質量數據，所述預測質量數據包括預測載流子濃度。本發明可通過訓練好的神經網絡模型對導電型氧化鎵單晶的質量進行預測，因此可以調整制備數據得到需要的導電型氧化鎵單晶的性能，使得導電型氧化鎵單晶的性能得到優化。

技術領域

本發明涉及導電型氧化鎵晶體制備領域，特別涉及一種基于深度學習和導模法的導電型氧化鎵的質量預測方法、制備方法及系統。

背景技術

β-Ga₂O₃(導電型氧化鎵)是一種直接帶隙寬禁帶半導體材料，禁帶寬度約為4.8～4.9eV。它具有禁帶寬度大、飽和電子漂移速度快、熱導率高、擊穿場強高、化學性質穩定等諸多優點，在高溫、高頻、大功率電力電子器件領域有著廣泛的應用前景。此外還可用于LED芯片，日盲紫外探測、各種傳感器元件及攝像元件等。

目前，批量制備大尺寸導電型氧化鎵晶體主要采用導模法制備技術。導模法是一種成熟的單晶制備技術，其具有異形晶體生長、生長速度快、生長成本低的優點。導模法是在導模法基礎上改良獲得的一種晶體生長方法，晶體生長設備及生長工藝探索相對更加復雜。導模法需要在坩堝內放置模具，晶體生長界面位于模具上表面，高溫下由于表面張力的作用，熔體沿模具中的毛細管上升到模具上表面。熔體沿毛細管上升高度H由公式決定，其中，γ為熔體表面張力，θ為熔體與毛細管之間的接觸角，ρ為熔體密度，g為重力加速度，r為毛細管半徑。

與導模法相比，采用導模法制備導電型氧化鎵晶體具有以下優點：

1、模具毛細管中熔體對流較弱，熔體中雜質離子從毛細管上升至固液界面后較難重新返回坩堝，晶體中的雜質離子分凝系數一般接近于1，晶體上下雜質分布一致性好；

2、晶體生長固液界面位于模具上方，界面形狀可以通過模具表面幾何形狀調控，固液界面位于溫場中的位置始終不變，且不受坩堝中熔體擾動影響，因此導模法中晶體生長固液界面更加穩定；

3、導模法晶體生長速度較快，有利于降低能耗，可以生長異形晶體，降低晶體加工成本及加工損耗。

然而，在采用導模法制備導電型氧化鎵晶體的過程中，模具口附近的溫度場分布、籽晶的選擇、籽晶桿提拉速度、晶體生長氣氛環境以及加熱功率、冷卻功率等參數的變化均會對制得的導電型氧化鎵晶體質量產生較大影響。現有導模法制備導電型氧化鎵晶體的過程均是依賴操作員的經驗來設置參數，其重復性較差，從而導致制得的導電型氧化鎵晶體產品穩定性較差。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種基于深度學習和導模法的導電型氧化鎵的質量預測方法、制備方法及系統，旨在解決現有導模法制備導電型氧化鎵晶體的過程均是依賴操作員的經驗來設置參數，其重復性較差，導致制得的導電型氧化鎵晶體質量以及穩定性較差的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于深度學習和導模法的導電型氧化鎵質量預測方法，其中，包括步驟：

獲取導模法制備導電型氧化鎵單晶的制備數據，所述制備數據包括籽晶數據、環境數據以及控制數據，所述控制數據包括摻雜元素濃度、摻雜元素類型；

對所述制備數據進行預處理，得到預處理制備數據；