一种大尺寸氧化镓单晶的生长方法及生长装置

摘要

本发明涉及一种大尺寸氧化镓单晶的生长方法及生长装置，该方法包括：在单晶炉内安装用于加热和保温形成热场的多个热场部件，其水平同中心安装；将内嵌有铱金模具的带盖铱金坩埚放入热场中心；将特定取向的β-Ga2O3籽晶固定于籽晶夹具；将氧化镓原料放入铱金坩埚内，盖好铱金坩埚盖；抽真空后按混合气比例Ar:CO2=9:1～8:2充至炉腔压强为1.05～1.5MPa；感应加热使氧化镓原料完全融化；烤籽晶5～10分钟后接种；待籽晶与熔体充分熔接后引晶缩颈，直至籽晶截面尺寸缩小至1～2mm；扩肩生长阶段；等径生长阶段；晶体生长结束完全脱离模具顶端时停止提拉，缓慢降至室温，获得透明完整无晶界的高质量片状氧化镓单晶。

主权项

一种大尺寸氧化镓单晶的生长方法，其特征在于，包括：a) 在单晶炉内安装用于加热和保温形成热场的多个热场部件，所述多个热场部件水平且同中心地安装；b) 将内嵌有铱金模具的带盖铱金坩埚放入所述热场的中心；c) 将[010]或[001]特定取向的β‑Ga2O3籽晶放入籽晶夹具内并捆绑固定；d) 将纯度为99.99～99.999%的氧化镓原料放入所述铱金坩埚内，盖好铱金坩埚盖；e) 依次开启机械泵、扩散泵将炉腔抽真空至5.0×10‑3Pa时关闭真空设备，按照混合气比例Ar：CO2=9:1～8:2缓慢充至炉腔压强为1.05～1.5MPa，所述Ar和CO2气体的纯度为99.999%；f) 中频感应加热升温至1870±5℃，恒温0.5～1小时，使氧化镓原料完全融化；g) 缓慢下降籽晶至籽晶距离模具顶端上方3～5mm位置进行烤籽晶，5～10分钟后开始接种；h）待籽晶与熔体充分熔接后进行引晶缩颈操作，直至籽晶截面尺寸缩小至1～2mm，以避免籽晶的原有缺陷延伸到晶体内部，实现单晶生长；i)  扩肩生长阶段，提拉速度5～15mm/小时，按照10～20℃/小时降温速率进行降温生长，使晶体横向扩满至整个模具，控制扩肩角为90～120°；j) 等径生长阶段，提拉速度5～15mm/小时，恒温生长；k) 晶体生长结束完全脱离模具顶端时停止提拉，缓慢降至室温，即获得透明、完整、无晶界的高质量片状氧化镓单晶。