氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113774484A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202111069487.5(22)申请日2021.09.13(71)申请人浙江大学杭州国际科创中心地址310000浙江省杭州市萧山区市心北路99号5楼(72)发明人张辉马可可夏宁王嘉斌刘莹莹杨德仁(74)专利代理机构杭州五洲普华专利代理事务所(特殊普通合伙)33260代理人姚宇吉(51)Int.Cl.C30B29/16(2006.01)C30B15/12(2006.01)C30B17/00(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚(57)摘要本发明提供了一种氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚，涉及氧化镓晶体生长的技术领域，通过采用组合坩埚来制备氧化镓晶体，使氧化镓熔体和铱金坩埚不直接接触，避免铱元素进入氧化镓熔体从而影响氧化镓晶体质量的问题，通过抽空炉内原本气体并充入保护性气体来抑制氧化镓的高温分解，同时也解决了采用铱金坩埚进行氧化镓晶体生长时，坩埚的侧壁和底部会出现密集腐蚀坑，导致铱金坩埚损耗严重的问题，最后制得的氧化镓单晶呈透明状，无明显开裂和气泡，相比采用现有方法制得的氧化镓单晶具有较高的晶体结晶质量的优点。CN113774484ACN113774484A权利要求书1/1页1.一种氧化镓晶体生长方法，其特征在于，包括：将装有氧化镓料块的组合坩埚安装于晶体生长炉内热场中心处，抽空炉内原本气体并充入保护性气体来抑制氧化镓的高温分解，所述组合坩埚由位于外层的铱金坩埚以及位于内层的陶瓷坩埚所组成，所述铱金坩埚内壁与所述陶瓷坩埚外壁间具有间距；加热所述组合坩埚使氧化镓料块熔化为氧化镓熔体；所述氧化镓熔体采用熔体法进行晶体生长。2.如权利要求1所述的氧化镓晶体生长方法，其特征在于，在采用泡生法、铸造法、垂直布里奇曼法进行晶体生长时，还包括在所述晶体生长结束后，取出并破坏所述陶瓷坩埚，从而得到完整的氧化镓晶体。3.如权利要求1所述的氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述铱金坩埚内壁与所述陶瓷坩埚外壁间的间距为0.3mm～0.8mm。4.如权利要求1所述的氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述陶瓷坩埚的壁厚为2mm～4mm。5.如权利要求1所述的氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述陶瓷坩埚为氧化锆坩埚、氮化硼坩埚、热解氮化硼坩埚其中的一种。6.如权利要求1所述的氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述铱金坩埚的壁厚为2mm～4mm。7.一种组合坩埚，其特征在于，所述组合坩埚用于通过熔体法来生长氧化镓晶体，并由位于外层的铱金坩埚以及位于内层的陶瓷坩埚所组成，所述铱金坩埚内壁与所述陶瓷坩埚外壁间具有间距。8.如权利要求7所述的组合坩埚，其特征在于，所述间距为0.3mm～0.8mm。9.如权利要求7所述的组合坩埚，其特征在于，所述陶瓷坩埚的壁厚为2mm～4mm。10.如权利要求7所述的组合坩埚，其特征在于，所述陶瓷坩埚为氧化锆坩埚、氮化硼坩埚、热解氮化硼坩埚其中的一种。2CN113774484A说明书1/6页氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚技术领域[0001]本发明涉及氧化镓晶体生长领域，特别涉及一种氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚。背景技术[0002]氧化镓是一种超宽禁带半导体材料，禁带宽度可以达到4.9eV，被誉为“第四代半导体材料”，相比第三代宽禁带半导体材料，氧化镓晶体具有禁带宽度更大，击穿场强更高、因子更大的优点，另外，氧化镓晶体可以利用熔体法制备的优势，从而大大降低晶体生长成本，因此，氧化镓成为超高压、超高功率器件的优选材料。[0003]目前在氧化镓晶体生长法中，主要通过提拉法、导模法等方法制备大尺寸高质量的晶体。上述晶体生长方法都需要使用铱金坩埚。由于氧化镓材料本身的特殊性，在高温缺氧的条件下极易分解生成低价镓的氧化物甚至单质镓，而这些分解产物会严重腐蚀接触的铱金坩埚内表面，造成贵金属的损耗。同时在高温下，部分铱金属进入熔体中也会影响晶体质量，导致在氧化镓晶体产生位错、孪晶、镶嵌等缺陷。发明内容[0004]本发明为了克服现有技术的不足，提供一种氧化镓晶体生长方法及生长氧化镓晶体的组合坩埚。[0005]为实现上述目的，本发明实施例提供了一种氧化镓晶体生长方法，包括：将装有氧化镓料块的组合坩埚安装于晶体生长炉内热场中心处，抽空炉内原本气体并充入保护性气体，所述组合坩埚由位于外层的铱金坩埚以及位于内层的陶瓷坩埚所组成，所述铱金坩埚内壁与所述陶瓷坩埚外壁间具有间距；加热所述组合坩埚使氧化镓料块熔化为氧化镓熔体；所述氧化镓熔体采用熔体法进行晶体生长。[0006]