一种氮化镓单晶生长装置及生长方法制造方法及图纸

本申请公开了一种氮化镓单晶生长装置及生长方法，以实现氨热法生长高质量、大尺寸氮化镓单晶。氮化镓单晶生长装置包括生长容器、设置在生长容器外的机架及生长容器内的加热装置。生长容器筒体由内筒体和缠绕在内筒体外壁的扁钢丝或扁钢带组成；机架用于支撑生长容器并固定生长容器端盖以抵消容器内的超高压所造成的轴向力；加热装置用于加热生长容器内的氨溶剂；生长容器内部所有与氨溶剂接触的部位均存在防腐蚀衬套或防腐蚀层。所述氮化镓单晶生长方法通过在生长容器内设置隔板，将生长容器分割为生长区和原料区，加热装置分别加热生长区和原料区，使生长区和原料区之间存在温度差，从而使超临界氨溶剂在生长容器内产生对流以促使氮化镓单晶不断生长。本申请氮化镓单晶生长容器可以突破现有技术限制，内径达φ300mm及以上，可实现4”及以上氮化镓单晶的规模化生产，进而大大降低氮化镓单晶成本。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓单晶生长装置及生长方法
本专利技术涉及晶体生长
，更具体地说，涉及一种氮化镓单晶生长装置及生长方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等性能，使其在光电子器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器等方面展现出巨大的应用潜力。用于制造GaN单晶的方法有HVPE(氢化物气相外延)法、钠熔融法、氨热法等，氨热法生长GaN单晶具有晶体缺陷密度低(质量高)、高产出、晶体可以全方位生长的特点，与水热法生长人工水晶原理相似，氨热法更具备高品质GaN单晶的工业化生产前景。与水热法生长人工水晶需要水晶釜类似，氨热法生长GaN单晶也需要生长容器，不同之处在于氨热法生长GaN单晶所需的生长容器设计参数更高，为～200MPa、650℃，现有技术采用高温镍基合金制造GaN单晶生长容器，受限于高温镍基合金铸锭的最大重量及加工水平，现阶段GaN单晶生长容器内径仅能做到φ300mm以下，仅能实现4”规格GaN单晶的批量生产，且成本较高，限制了GaN单晶、特别是大尺寸GaN单晶的工业本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓单晶生长装置，其特征在于，包括生长容器、设置在生长容器外的机架及生长容器内的加热装置。/n所述生长容器包括端盖、筒体和密封结构，端盖、筒体和密封结构组成的密闭空间为氮化镓单晶提供生长环境；/n所述机架用于支撑生长容器并固定生长容器端盖以抵消生长容器内的超高压所造成的轴向力；/n所述加热装置用于加热生长容器内的氨溶剂，使氨溶剂处于亚临界/超临界状态；/n生长容器内部所有与氨溶剂接触的部位均存在防腐蚀衬套或防腐蚀层。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓单晶生长装置，其特征在于，包括生长容器、设置在生长容器外的机架及生长容器内的加热装置。
所述生长容器包括端盖、筒体和密封结构，端盖、筒体和密封结构组成的密闭空间为氮化镓单晶提供生长环境；
所述机架用于支撑生长容器并固定生长容器端盖以抵消生长容器内的超高压所造成的轴向力；
所述加热装置用于加热生长容器内的氨溶剂，使氨溶剂处于亚临界/超临界状态；
生长容器内部所有与氨溶剂接触的部位均存在防腐蚀衬套或防腐蚀层。


2.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器筒体由内筒体和缠绕在内筒体外壁的预应力扁钢丝或扁钢带组成，所述内筒体由高强度炮钢锻件、低合金钢锻件或钢板、不锈钢锻件或钢板、或不锈钢复合板制造，所述扁钢丝材质为弹簧钢、扁钢带材质为低合金钢。


3.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器端盖由高强度炮钢锻件、低合金钢锻件或钢板、不锈钢锻件或钢板、或不锈钢复合板制造。


4.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述生长容器内筒体和端盖设置有水冷槽或水冷板，以冷却生长容器筒体和端盖，所述生长容器筒体和端盖金属温度不超过425℃。


5.根据权利要求1所述的生长容器，其特征在于，所述密封结构采用O型环、B形环、C形环、Bridgman密封、Grayloc密封、楔形环密封等，或一个以上上述任一种密封结构组合，或一种以上上述密封结构组合的密封形式，密封结构保证生长容器在真空、高温超高压工况下的密封性能，泄漏率≤1.0×1...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔焜，张新建，
申请(专利权)人：乔焜，张新建，
类型：发明
国别省市：甘肃;62