[發明專利]一種氧化鋯坩堝制備氧化鎵單晶的方法

在審

• 申請號: 202211097581.6
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115821381A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 唐為華;田亞文;李山
• 申請（專利權）人: 北京鎵和半導體有限公司
• 主分類號: C30B27/02
• 分類號: C30B27/02;C30B29/16
• 代理公司: 北京卓勝佰達知識產權代理有限公司 16026
• 代理人: 楊洋

1.一種通過氧化鋯坩堝制備氧化鎵單晶的方法，其特征在于，包括以下步驟：稱取高質量氧化鎵粉末，同時稱取鎵金屬，共同置入氧化鋯坩堝中；放置好熱場和籽晶，關閉爐門，抽真空后再將爐內充入氬氣等保護氣體；打開感應發熱電源，開始升溫，并觀察熱電偶溫度，當熱電偶顯示溫度達到1000℃時，逐漸往爐內通入氧氣，逐步將鎵金屬氧化；當溫度達到氧化鎵熔點時開始進行晶體生長，緩慢將籽晶降入坩堝內浸泡籽晶30分鐘；開始引晶，以1mm/h的提拉速度，以及5rpm轉速進行晶體生長，經過引晶、縮頸、放肩、收尾等過程；逐漸降低電源功率，降溫冷卻至室溫，生長結束。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，鎵金屬作為第一發熱體使用時，與氧化鎵粉末原料按比例均勻混合，置于氧化鎵鋯坩堝；其中鎵金屬與氧化鎵粉末的質量比為1:10到1:100的區間。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，氧化鋯坩堝為摻釔氧化鋯粉末燒結而成，具備負電阻溫度系數，在700～1000℃時電阻率為1×10^-3～8×10^-3Ω·cm區間，在1500～1800℃時1×10^-5～1×10^-4Ω·cm區間。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過電磁線圈感應加熱，電磁線圈在第一升溫階段的頻率為1～10kHz區間，第二升溫階段的頻率為10～50MHz區間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，電磁線圈先感應第一發熱體鎵金屬實施第一階段升溫，將氧化鋯坩堝加熱到1000～1400℃；再以高溫氧化鋯坩堝為第二發熱體實施第二階段升溫，使爐體溫度達到1800℃左右，使氧化鎵原料完全熔融。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，第一升溫階段爐體內為無氧環境，充入氬氣或氮氣保證爐膛內常壓；第二升溫階段爐體內為有氧環境，充入部分氧氣，氧分壓占比為10～50％，用于鎵金屬氧化。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，氧化鎵原料從熔融狀態生長為單晶的方式是提拉法、導模法、坩堝下降法等。