一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114635180A(43)申请公布日2022.06.17(21)申请号202210542555.3(22)申请日2022.05.19(71)申请人山西中科晶电信息材料有限公司地址043600山西省运城市绛县开发区陈村（山西冲压厂西50米）(72)发明人高佑君(74)专利代理机构北京维正专利代理有限公司11508专利代理师相黎超(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)C30B29/42(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图3页(54)发明名称一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置(57)摘要本申请公开了一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置，制备方法包括：S1:将晶体原料放入PBN坩埚并转移至石英坩埚内；将石墨放入石英帽，然后与石英坩埚密封连接；S2:密封连接后装载至VGF单晶炉，且石英帽与石英坩埚位于不同温区；S3:使石英坩埚所在温区升温至化料温度，同时控制石英帽所在温区升温至1000±50℃；S4:石英坩埚所在温区于化料温度下保温化料，控制石英帽所在温区升温至1200±50℃并保温4～50h；S5:控制石英帽所在温区降温至1000℃±50℃并保温，进行气氛掺杂，晶体生长；S6:降温出料。本申请的方法可有效改善砷化镓晶体内部掺碳量及电性能的均匀性。CN114635180ACN114635180A权利要求书1/1页1.一种半绝缘砷化镓单晶体，其特征在于，所述半绝缘砷化镓单晶体的电阻率为0.1×108～5×108Ω•cm，晶体内径向电阻率变化小于8%，Si的浓度为1.14×1013～4.5×1015Atoms•cm‑3，C的浓度为6×1015～2.0×1016Atoms•cm‑3。2.一种权利要求1中半绝缘砷化镓单晶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将GaAs多晶、晶种与氧化硼放入PBN坩埚中，将PBN坩埚转移至石英坩埚内；将石墨放置于石英帽内，将石英帽与石英坩埚密封连接；S2：将步骤S1中密封连接的石英帽与石英坩埚装载至VGF单晶炉中，且石英帽与石英坩埚位于不同温区；S3：控制石英坩埚所在温区升温至化料温度，同时控制石英帽所在温区升温至1000±50℃；S4：石英坩埚所在温区达到化料温度后，进行保温化料，并控制石英帽所在温区升温至1200±50℃并保温4～50h；S5：化料完成后，控制石英帽所在温区降温至1000℃±50℃并保温，进行气氛掺杂，晶体生长；S6：降温出料。3.根据权利要求2所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的制备方法，其特征在于，放入石英帽前，对所述石墨进行预处理，所述预处理为去除水分。4.根据权利要求3所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的制备方法，其特征在于，PBN坩埚（4）、石英坩埚（2）、石英帽（3）与VGF单晶炉（1）在使用前进行所述预处理。5.根据权利要求3所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的制备方法，其特征在于，所述预处理包括抽真空操作，所述抽真空操作的绝对真空度为（1～9×10‑4）～（1～9×10‑2）Pa。6.根据权利要求2所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述晶体生长在冷却速率为0.1～10℃/h，温度梯度为0.1～10℃/cm的条件下进行。7.一种半绝缘砷化镓单晶体的生长装置，其特征在于，用于权利要求1中半绝缘砷化镓单晶体的生长或用于权利要求2～6任一项所述的半绝缘砷化镓单晶体的制备方法中，所述生长装置包括VGF单晶炉(1)、位于VGF单晶炉(1)内的石英坩埚(2)、设置于石英坩埚(2)内的PBN坩埚(4)，所述石英坩埚(2)的开口上设置有与之盖合的石英帽(3)，所述石英帽(3)内包括有用于放置石墨的容纳槽(31)；所述VGF单晶炉(1)沿其轴向设置有第一温区(5)和第二温区(6)，所述石英帽(3)位于第二温区(6)内，所述石英坩埚(2)位于第一温区(5)内。8.根据权利要求7所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的生长装置，其特征在于，所述石英帽(3)靠近石英坩埚(2)的一端设置有过渡管(32)，所述过渡管(32)与容纳槽(31)连通。9.根据权利要求8所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的生长装置，其特征在于，所述过渡管(32)的直径小于容纳槽(31)的宽度。10.根据权利要求7所述的一种半绝缘砷化镓单晶体的生长装置，其特征在于，所述第一温区(5)包括沿VGF单晶炉(1)轴向设置的多个温区，所述第二温区(6)包括沿VGF单晶炉(1)轴向设置的多个温区。2CN114635180A说明书1/10页一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置技术领域[0001]本申请涉及单晶化合物领域，尤其是涉及一种半绝缘砷化镓单晶体及其制备方法和生长装置。背景技术[0002]砷化镓(GaAs)材料是