The invention relates to a low stress repeatable thermal field structure for SiC single crystal growth and its application, including a crucible, a side insulation layer, an upper insulation layer and a lower insulation layer; the upper end of the crucible is provided with the upper insulation layer; the lower end of the crucible is provided with the lower insulation layer; and the outer setting of the crucible, the upper insulation layer and the lower insulation layer is described. The side insulation layer. The thermal field structure for SiC single crystal growth provided by the invention can adjust the direction of graphite fiber and the thickness of heat preservation according to the requirements of temperature field. At the same time, the insulation unit can be replaced simply and conveniently according to the growth loss. This thermal field structure can effectively reduce the energy exchange with the surrounding cold and heat, reduce the heat loss, and improve the repeatability and reliability of growth. The effect is obvious and the effect is remarkable. It has higher economic benefits and is worth popularizing and applying.
【技术实现步骤摘要】
一种低应力可重复的SiC单晶生长用热场结构及其应用
本专利技术涉及一种低应力可重复的SiC单晶生长用热场结构及其应用,属于晶体生长
技术介绍
SiC材料作为第三代宽禁带半导体材料代表,具有禁带宽度大、迁移率高、热导率高等优良的电学热学特性,成为制作高频、大功率、耐高温和抗辐射器件的理想材料。在器件研制方面,SiC蓝光LED已经商业化;SiC功率器件的研发已成为新型功率半导体器件研究开发的主流;在高温半导体器件方面,利用SiC材料制作的SiCJFET和SiC器件可以在无任何冷却散热系统下的600℃高温下正常工作。随着SiC半导体技术的进一步发展,SiC材料与器件的应用越来越广阔,在白光照明、汽车电子化、雷达通讯、石油钻井、航空航天、核反应堆系统及军事装备等领域起到至关重要的作用。通用的SiC单晶生长方式有PVT法,HTVCD和液相法。其中PVT法是最为成功的单晶生长方法。现阶段商业用的SiC单晶衬底材料均采用PVT法。其基本的原理如下图1:生长条件是采用惰性气体(通常为氩气)作为载气,压力在5-100mbar范围内调节,加热至约2100-2500℃的高温。在高温条件下,放置在坩埚底部的SiC粉料升华分解为Si、SiC2和Si2C等气相组分,在温度较低的置于石墨坩埚顶部的籽晶上重新结晶生成SiC单晶。在生长过程中,原料与籽晶之间的温度差异是晶体升华生长的根本驱动力,温度梯度引起物质的浓度梯度,从而使反应物质沿着浓度梯度减小的方向输运,最终到达籽晶表面生长。在SiC晶体的生长体系中,既有沿着轴线方向的轴向温度梯度,也有沿径线方向的径向温度梯度。径向温度 ...
【技术保护点】
1.一种低应力可重复的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,包括坩埚、侧保温层、上保温层和下保温层;坩埚的上端设置所述的上保温层,坩埚的下端设置所述的下保温层,在坩埚、上保温层、下保温层的外部设置所述的侧保温层。
【技术特征摘要】
1.一种低应力可重复的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,包括坩埚、侧保温层、上保温层和下保温层;坩埚的上端设置所述的上保温层,坩埚的下端设置所述的下保温层,在坩埚、上保温层、下保温层的外部设置所述的侧保温层。2.如权利要求1所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,所述侧保温层与坩埚之间留有1-2mm的间隙。3.如权利要求1或2所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,所述侧保温层包括多个由上而下依次连接的侧保温单元,侧保温单元为中空圆柱体,侧保温单元选用纵向的石墨纤维材料制作而成。4.如权利要求3所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,所述侧保温单元的高度为10-50mm、内径为250-350mm、外径为500-800mm。5.如权利要求3所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,相邻侧保温单元之间通过石墨胶或石墨绳粘结。6.如权利要求4所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,所述上保温层包括多个由上而下依次叠放的上保温单元,上保温单元为空心圆柱体,空心圆柱体的中心开有直径为10-40mm的测温孔,上保温单元选用横向的石墨纤维材料制作而成;所述上保温单元的高度为10-40mm、外径与侧保温单元的内径相同。7.如权利要求4所述的SiC单晶生长用热场结构,其特征在于,所述下保温层包括多个由上而下依次叠放的下保温单元,下保温单元为圆柱体,下保温单元选用横向的石墨纤维材料制作而成;所述下保温单元的高度为10-40mm、外径与侧保温单元的内径相同。8.一种如权利要求1-7任...
【专利技术属性】
技术研发人员:彭燕,杨祥龙,胡小波,徐现刚,陈玉峰,张磊,
申请(专利权)人:山东大学,国网山东省电力公司电力科学研究院,
类型:发明
国别省市:山东,37
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