一种晶体生长反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种晶体生长反应装置，包括釜体和设在釜体内的坩埚，所述坩埚的底面和侧壁分别设有加热器，坩埚中设有内腔体，内腔体中设有晶种，釜体上设有进气口和出气口，坩埚内设有位于内腔体一侧的阀门和阀门驱动装置，阀门与阀门驱动装置连接。本实用新型专利技术通过阀门驱动装置驱动阀门转动、平动或者摇摆运动，使晶种表面的液体镓源发生可控流动，进一步促进反应前的过饱和溶液与反应过后的残余溶液交替运动，提高材料生长速率和质量。

A crystal growth reaction device

The utility model discloses a crystal growth reaction device, which comprises a kettle body and a crucible arranged in the kettle body. The bottom and side walls of the crucible are respectively provided with heaters, the crucible is provided with an inner cavity, the inner cavity is provided with crystal seeds, the kettle body is provided with an air inlet and an air outlet, and the crucible is provided with a valve and a valve located on one side of the inner cavity body. The door drive device is connected to the valve actuating device. The utility model drives the valve to rotate, move horizontally or swing by the valve driving device, so that the liquid gallium source on the seed surface can flow controllably, and further promotes the alternate movement of the supersaturated solution before the reaction and the residual solution after the reaction, thereby improving the growth rate and quality of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种晶体生长反应装置
本技术涉及一种反应釜，具体地说是一种晶体生长反应装置。
技术介绍
氮化镓（GaN）作为典型的第三代属于宽带隙半导体材料（～3.4eV），以其独特的特性，在白光照明领域显示出了极强的优越性。在诸多制备方法中，金属有机化学气相沉积法（MOCVD）、氨热法、氢化物气相外延法（HVPE）等，都具有与生俱来的缺陷，或者生产条件要求高，或者位错密度高。为此，人们提出助溶剂法，将钠（Na）等碱金属作为溶剂，可在较温和条件下液相生长得到高质量GaN晶体。这种方法中，由于液体镓密度较高，不易搅动，因此需要借助外力使液体镓内部及液面发生搅动，增强液体镓与氮气的接触混合，使氮气更加易于溶入液体镓源，并有序地将过饱和液体镓推动到晶种表面，使之发生化学反应，提高反应率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种晶体生长反应装置，使晶种表面的液体镓源将会发生流动，进一步促进反应前的过饱和溶液与反应过后的残余溶液交替运动，提高材料生长速率和质量。为了解决上述技术问题，本技术采取以下技术方案：一种晶体生长反应装置，包括釜体和设在釜体内的坩埚，所述坩埚的外部设有加热器，坩埚中设有内腔体，内腔体中设有晶种，釜体上设有进气口和出气口，坩埚内设有位于内腔体一侧的阀门和阀门驱动装置，阀门与阀门驱动装置连接。所述内腔体为两端开口结构，晶种水平放置在内腔体中，阀门水平正对着内腔体一侧的开口。所述内腔体为两端开口结构，晶种倾斜设置在内腔体中，阀门与内腔体垂直排布且正对着内腔体的其中一侧开口。所述内腔体为一端开口一端封闭结构，晶种倾斜设置在内腔体中，阀门与内腔体垂直排布且正对着内腔体的开口一侧。所述内腔体的上侧壁设有若干通孔。所述内腔体为一端开口一端封闭结构，晶种垂直放置在内腔体中，阀门与内腔体垂直排布且正对着内腔体的开口一侧，内腔体中设有封闭腔，该封闭腔具有反射曲面，釜体上装接有光路，该光路的出光端延伸至内腔体中的封闭腔内。所述内腔体为规则形状或者不规则形状。所述坩埚的底部的侧壁均设有加热器。本技术通过阀门驱动装置驱动阀门转动、平动或者摇摆运动，晶种表面的液体镓源将会发生有序流动，进一步促进反应前的过饱和溶液与反应过后的残余溶液交替运动，提高材料生长速率和质量。附图说明附图1为本技术实施例一剖面示意图；附图2为本技术实施例二剖面示意图；附图3为本技术实施例三剖面示意图；附图4为本技术实施例四剖面示意图。具体实施方式为能进一步了解本技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述。实施例一如附图1所示，一种晶体生长反应装置，包括釜体1和设在釜体1内的坩埚3，所述坩埚3的底面和侧壁分别设有加热器2，坩埚3中设有内腔体7，内腔体7中设有晶种6，釜体1上设有进气口4和出气口5，进气口4和出气口5均设有控制阀门，坩埚3内设有位于内腔体7一侧的阀门8和阀门驱动装置9，阀门8与阀门驱动装置9连接。内腔体7为两端开口结构，晶种6水平放置在内腔体7中，阀门8水平正对着内腔体7一侧的开口。阀门驱动装置可带动阀门转动、平动或者摇摆，内腔体中的晶种也可以静止、平动或者转动，内腔体也可以保持静止，或者使内腔体转动。生长时，首先通过进气口4向反应釜体1内通入氮气，同时通过加热器2将反应釜体1内的坩埚3加热到生长所需温度，待达到生长压强，进入材料生长阶段，在生长过程中，阀门驱动装置9驱动阀门8运动，推动内腔体7内部的液体镓源运动，有效调节晶种6表面液体镓源流动，促进GaN材料生长，生长过程结束后，设备降温，降压，取出样品。当阀门周期性运动时，反复将反应后的不饱和液体推开，将未反应的过饱和液体推到晶种表面，提升生长效率。实施例二本实施例二与实施例一的区别在于：晶种6在内腔体中倾斜设置，与水平方向成一定角度，该角度可灵活设置，阀门8与内腔体7垂直排布且正对着内腔体7的其中一侧开口，阀门驱动装置带动阀门转动。阀门的转动将推动液体镓源向内腔体7内部流动，进而形成饱和溶液不断到达晶种6，源源不断发生材料生长。在该过程中，整个坩埚3可以发生转动。内腔体7和阀门8在此过程中，也可以保持继续转动，该转动，将把整个设备的自转和公转整合起来，更加有利于材料生长进行。进一步地，如果晶种也发生转动或摇摆，那么将发生三重运动，将会更加有利于镓源的运动。能够进一步提高材料生长的均匀性和生长速率。实施例三本实施例三与实施例二的区别在于：内腔体7为一端开口一端封闭的结构，内腔体7的上侧壁设有若干通孔。阀门8同样是与内腔体7垂直排布且正对着内腔体的开口一侧。内腔体可以上下摆动或震动，在化学反应进行的过程中，可以通过这种上下摆动或者振动，进一步加速化学反应进行。利用内腔体上的通孔，使液体镓源更好的流动。实施例四本实施例四与实施例一的区别在于：内腔体7为一端封闭一端开口的结构，晶种6垂直放置在内腔体7中，阀门8垂直设置且正对着内腔体7的开口一侧，内腔体7中设有封闭腔，该封闭腔具有反射曲面10，釜体1上装接有光路11，该光路的出光端延伸至内腔体中的封闭腔内。反射曲面可为抛物面或者其他光学整形器件。光源可以为红外灯、可见光及紫外光源等的一种或几种。在化学反应过程中，当光源发出特殊波长的光，经过反射曲面10对光反射，将会造成光路的出光端所在位置温度局部升高，更加有利于反应的进行。应该指出，光路11的出光端将光线射出，而初始发光源位于反应腔外，可以是红外光、紫外光或可见光等，初始光源产生的光，经过石英或蓝宝石等材料搭成的充满气体或真空状态下的组成的光路，最终进入镓源内部，到达晶种6附近或表面，对晶种局部加热，可以进一步加快局部的化学反应。应该指出，在化学反应进行过程中，光线的波长及能量均可发生化学变化，根据化学反应的需求发生改变。此外，对于内腔体的形状，可以为筒体形状、矩形形状、椭圆形状等规则形状，也可以为不规则的形状。阀门形状可以为各种形状，阀门尺寸可以大于或小于内腔体外口，阀门的数量最少为一个，也可以为多。坩埚底部和侧壁的加热器，可以单独一个加热，也可以同时加热，可以同一温度加热，也可以是不同温度加热。对于坩埚内的温度，通常为300～1200℃，压强应为0.15MPa～30MPa，其它本领域技术人员的常规参数，在此不再详细赘述。需要说明的是，以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，尽管参照实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体生长反应装置，包括釜体和设在釜体内的坩埚，其特征在于，所述坩埚的外部设有加热器，坩埚中设有内腔体，内腔体中设有晶种，釜体上设有进气口和出气口，坩埚内设有位于内腔体一侧的阀门和阀门驱动装置，阀门与阀门驱动装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种晶体生长反应装置，包括釜体和设在釜体内的坩埚，其特征在于，所述坩埚的外部设有加热器，坩埚中设有内腔体，内腔体中设有晶种，釜体上设有进气口和出气口，坩埚内设有位于内腔体一侧的阀门和阀门驱动装置，阀门与阀门驱动装置连接。2.根据权利要求1所述的晶体生长反应装置，其特征在于，所述内腔体为两端开口结构，晶种水平放置在内腔体中，阀门水平正对着内腔体一侧的开口。3.根据权利要求1所述的晶体生长反应装置，其特征在于，所述内腔体为两端开口结构，晶种倾斜设置在内腔体中，阀门与内腔体垂直排布且正对着内腔体的其中一侧开口。4.根据权利要求1所述的晶体生长反应装置，其特征在于，所述内腔体为一端开口一端封闭结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡西多，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：新型
国别省市：广东,44