助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统。所述系统包括：单晶生长单元、原料循环单元、搅拌单元和氮气供给单元；所述单晶生长单元包括可供反应生长氮化物单晶的反应腔室，所述原料循环单元包括用以容置生长氮化物单晶所需原料的循环腔室，所述反应腔室与所述循环腔室相互连通，且所述原料能够在所述反应腔室与循环腔室之间循环流动；所述搅拌单元至少用以对所述循环腔室和/或反应腔室内的原料进行搅拌；所述氮气供给单元至少用以向所述循环腔室和/或反应腔室内提供氮气。本实用新型专利技术利用原料循环单元以及搅拌单元对反应腔室和循环腔室内的原料进行循环和搅拌，使生长形成的氮化物单晶均匀性更好、质量更高。

【技术实现步骤摘要】
助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统
本技术涉及一种生长氮化镓体单晶的系统，特别涉及一种助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统，属于单晶材料生长

技术介绍
氮化镓作为第三代半导体核心材料之一，具有禁带宽度大，电子迁移率高，击穿场强高，热导率高，介电常数小，抗辐射性能强，良好的化学稳定性等优良特性。氮化镓在光学器件和大功率电子器件上都有广泛的应用，如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和大功率晶体管。目前，生产氮化镓单晶衬底方法主要有四种，高压熔液法，氢化物气相外延法，氨热法，助熔剂法。助熔剂法作为一种近热力学平衡态下的生长方法，具有诸多优势，是目前国际上公认的获得低成本、高质量、大尺寸氮化镓体单晶的生长方法之一。助熔剂法氮化镓体单晶的生长过程为：选取适当原料(主要为金属镓、金属钠、碳添加剂等)成分配比，将装有生长原料和氮化镓籽晶的坩埚置于生长炉中，在一定生长温度、一定生长压力的氮气氛围，通过控制不同的生长时间，在氮化镓籽晶上液相外延获得不同厚度的氮化镓体单晶。金属钠作为一种助熔剂能够促进N2的N≡N三键断开形成氮离子(N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统，其特征在于包括：单晶生长单元、原料循环单元、搅拌单元和氮气供给单元；/n所述单晶生长单元包括可供反应生长氮化物单晶的反应腔室，所述原料循环单元包括用以容置生长氮化物单晶所需原料的循环腔室，所述反应腔室与所述循环腔室相互连通，且所述原料能够在所述反应腔室与循环腔室之间循环流动；/n所述搅拌单元至少用以对所述循环腔室和/或反应腔室内的原料进行搅拌；所述氮气供给单元至少用以向所述循环腔室和/或反应腔室内提供氮气；所述搅拌单元和氮气供给单元能够使氮离子于所述原料内均匀分布，并使所述原料中的金属镓和氮离子的摩尔比值维持在指定范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种助熔剂法生长均匀的氮化物单晶的系统，其特征在于包括：单晶生长单元、原料循环单元、搅拌单元和氮气供给单元；
所述单晶生长单元包括可供反应生长氮化物单晶的反应腔室，所述原料循环单元包括用以容置生长氮化物单晶所需原料的循环腔室，所述反应腔室与所述循环腔室相互连通，且所述原料能够在所述反应腔室与循环腔室之间循环流动；
所述搅拌单元至少用以对所述循环腔室和/或反应腔室内的原料进行搅拌；所述氮气供给单元至少用以向所述循环腔室和/或反应腔室内提供氮气；所述搅拌单元和氮气供给单元能够使氮离子于所述原料内均匀分布，并使所述原料中的金属镓和氮离子的摩尔比值维持在指定范围内。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述原料循环单元还包括至少一第一输料管路和至少一第二输料管路，所述反应腔室分别经所述第一输料管路、第二输料管路与循环腔室连通；
其中，所述第一输料管路两端的管口分别设置在所述反应腔室的底部、循环腔室的底部，且所述第一输料管路还与一泵连接配合，以将反应腔室底部的原料输送至循环腔室的底部；
所述第二输料管路的物料入口设置在所述循环腔室的中上部，物料出口设置在所述反应腔室的中下部，所述循环腔室中的原料能够沿所述第二输料管路自流入至所述反应腔室内。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述搅拌单元包括第一搅拌单元，所述第一搅拌单元包括第一驱动机构和搅拌桨，所述搅拌桨设置在所述循环腔室内，且所述搅拌桨与所述第一驱动机构传动连接并能够在所述第一驱动机构的驱使下以自身轴线为轴旋转。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述搅拌桨上还设置有多个孔洞，在以所述搅拌桨对原料进行搅拌时，所述原料能够于所述孔洞中流动。


5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述第一输料管路还与搅拌桨固定连接，并能够随所述搅拌桨一起转动。


6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述第一搅拌单...

【专利技术属性】
技术研发人员：司志伟，刘宗亮，徐科，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32