[發明專利]一種PVT法單晶批量制備裝置及方法

在審

• 申請號: 202110448564.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113122916A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司
• 主分類號: C30B23/00
• 分類號: C30B23/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 李曉敏

本發明涉及一種PVT法單晶批量制備裝置及方法，屬于晶體生長領域。解決單晶制備效率低，制備成本較高的問題。包括加熱器、石墨蓋、石墨托、籽晶支撐結構、籽晶、坩堝中段、石墨筒、感應線圈、石墨盤、支撐環、坩堝體和籽晶托，坩堝體與坩堝中段連接，在坩堝體連接石墨盤，石墨盤上加工圓形通孔，圓形通孔對應位置安裝石墨筒，坩堝中段連接石墨蓋，坩堝中段與石墨蓋連接處安裝支撐環，支撐環上設置石墨托，石墨托與石墨盤圓形通孔對應位置加工圓孔，石墨托連接籽晶支撐結構，籽晶支撐結構與籽晶托連接，籽晶托連接籽晶，感應線圈安裝坩堝中段和坩堝體的外側，加熱器位于裝置上下兩側。實現多顆籽晶同時生長，材料制備速率提升，大幅降低制備成本。

技術領域

本發明涉及一種單晶批量制備裝置及方法，屬于晶體生長領域。

背景技術

所謂單晶(monocrystal,monocrystalline,single crystal)，即結晶體內部的微粒在三維空間呈有規律地、周期性地排列，或者說晶體的整體在三維方向上由同一空間格子構成，整個晶體中質點在空間的排列為長程有序。單晶整個晶格是連續的，具有重要的工業應用。物理氣相輸送法PVT法是制備碳化硅、氮化鋁等難以以液相法制備的高熔點半導體晶體材料的主流方法。盡管這些材料在新能源汽車等新興戰略領域有著巨大的應用前景，但由于其制備工藝目前具有材料制備速率較慢、反應需要高溫等特點，制備成本較高，極大影響了該類型材料的下游規模應用。

基于上述問題，亟需提出一種PVT法單晶批量制備裝置及方法，以解決上述技術問題。

發明內容

本發明提供一種PVT法單晶批量制備裝置及方法，解決單晶制備效率低，制備成本較高的問題。在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。

本發明的技術方案：

一種PVT法單晶批量制備裝置，包括加熱器、石墨蓋、石墨托、籽晶支撐結構、籽晶、坩堝中段、石墨筒、感應線圈、石墨盤、支撐環、坩堝體和籽晶托，所述坩堝體、坩堝中段、石墨蓋由下至上依次連接，在坩堝體與坩堝中段連接部安裝有石墨盤，石墨盤上加工有多個圓形通孔，圓形通孔對應位置安裝石墨筒，石墨筒位于坩堝中段內部，坩堝中段與石墨蓋連接部安裝有支撐環，支撐環的上部設置有石墨托，石墨托上與石墨盤圓形通孔對應位置處加工有圓孔，石墨托的圓孔內通過籽晶支撐結構連接有籽晶托，籽晶托的下部連接籽晶，感應線圈安裝在坩堝中段和坩堝體的外側，加熱器位于裝置的上下兩側。

優選的：還包括石墨片，石墨托與石墨蓋之間安裝石墨片。

優選的：所述坩堝體的上部加工有階梯卡環，石墨盤安裝在坩堝體的階梯卡環處。

優選的：所述石墨筒的下端連接多孔石墨筒，多孔石墨筒插入到坩堝體內的反應原料中。

一種PVT法單晶批量制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將連接后的石墨筒與多孔石墨筒放入到坩堝體中，向坩堝體內放入反應原料，將石墨盤圓形通孔與石墨筒配合連接使石墨筒與多孔石墨筒位置固定；

步驟二：石墨盤上端連接坩堝中段，在坩堝中段上方內側放入支撐環，在支撐環上方放置石墨托；

步驟三：將承載籽晶的籽晶托放置到籽晶支撐結構上，籽晶支撐結構固定在石墨托的圓孔處，將石墨片放置在石墨托上側，蓋上石墨蓋；

步驟四：啟動加熱器和感應線圈，進入長晶階段；

步驟五：長晶階段結束后，降溫至室溫；

步驟六：依次拆解石墨蓋、石墨片，取出石墨托，從石墨托上取下籽晶支撐結構，得到單晶體。

本發明具有以下有益效果：