常压下提拉法生长大尺寸氧化镓单晶的方法

摘要

本发明涉及一种常压下提拉法生长大尺寸氧化镓单晶的方法，步骤如下：(1)将氧化镓粉末真空干燥，除去吸附的水，并压成料块，得氧化镓胚料；(2)氧化镓籽晶选用<010>、<100>或者<001>方向籽晶，切割、超声清洗、干燥；将氧化镓胚料装入晶体生长炉内的铱金坩埚中，抽真空到(1-3)×10^-4Pa，充入1％的氧气和99％的二氧化碳气体至一个大气压；采用中频感应加热方式将氧化镓胚料加热熔化，依次经收颈、放肩、等径生长和收尾阶段，提脱晶体，即得。本发明使用适当比例的混合气体、与干锅相适应的后热器、以及保温系统，可在常压下的密闭体系中生长β-Ga₂O₃晶体，并克服晶体生长中存在的氧化镓的挥发和分解。

主权项

一种常压下提拉法生长大尺寸氧化镓单晶的方法，步骤如下：(1)原料的选取和处理将纯度≥99.99％的氧化镓粉末在100‑200℃下真空干燥，除去原料中吸附的水，并将干燥后的原料压成料块，得氧化镓胚料，备用；(2)籽晶的选取氧化镓籽晶选用<010>、<100>或者<001>方向籽晶，切割、超声清洗、干燥后备用；(3)晶体生长将步骤(1)的氧化镓胚料装入晶体生长炉内的铱金坩埚中，晶体生长炉内抽真空到(1‑3)×10^‑4Pa，充入氧气和二氧化碳气体至一个大气压，其中氧气、二氧化碳的体积分数分别为0.5‑2％、98‑99.5％；采用中频感应加热方式将氧化镓胚料加热熔化，将熔体过热10‑30℃，恒温1‑2小时，排除熔体中气泡；然后降温至氧化镓胚料完全熔化时的温度，恒温0.5‑1.5小时；在高于熔体熔点1‑3℃下入氧化镓籽晶并收颈，当籽晶直径收细至2‑3mm时进行放肩，经等径生长后进入收尾阶段；收颈、放肩、等径生长和收尾阶段的提拉速度：1‑2mm/小时，转速：5‑30转/分钟；晶体生长至所需尺寸后，升温20‑30℃，恒温30分钟，从熔体中提脱晶体；提脱晶体后，以10‑30℃/小时的速率降温到室温，即得氧化镓单晶。