一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法，其中，所述监控系统包括设置有观察窗的晶体生长炉以及籽晶杆，所述籽晶杆的一端插入到所述晶体生长炉内，所述籽晶杆的另一端连接有升降装置，所述籽晶杆靠近所述升降装置的一侧上还设置有用于实时获取氧化镓晶体重量的压力传感器，所述观察窗外侧设置有红外摄像机，所述压力传感器与所述红外摄像机均与外接计算机电连接。本实施例提供的监控系统可以及时识别氧化镓晶体生长过程中出现的过热或者过冷的现象，并且第一时间调节发热体的加热功率，有效降低由于过热或者过冷导致的晶体生长失败问题，有利于规模化生产高质量、低成本的氧化镓单晶。低成本的氧化镓单晶。低成本的氧化镓单晶。

【技术实现步骤摘要】
一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法


[0001]本专利技术涉及氧化镓晶体制备
，特别涉及一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法。

技术介绍

[0002]β
‑
Ga2O3(氧化镓)是一种直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度约为4.8～4.9eV。它具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度快、热导率高、击穿场强高、化学性质稳定等诸多优点，在高温、高频、大功率电力电子器件领域有着广泛的应用前景。此外还可用于LED芯片，日盲紫外探测、各种传感器元件及摄像元件等。
[0003]目前，批量制备大尺寸氧化镓晶体主要采用导模法制备技术。在导模法生长氧化镓的过程中，为了生长出宽度一致的高质量氧化镓晶体，需要晶体的提拉速度和发热体的加热功率匹配的比较好，从而维持固液界面始终处于模具口附近。
[0004]但是晶体生长在过程中，由于坩埚内部熔体体积的减少、模具口上部晶体体积的增加、保温材料不可预见的开裂以及气流不规则的扰动等因素，容易导致晶体生长环境温场的改变，进而影响固液界面的位置。
[0005]一旦固液界面的位置上移，就会导致晶体生长过程中出现过热，若不及时降低发热体的加热功率，晶体就会出现宽度变窄甚至是拉脱的现象；如果固液界面的位置下移，就会导致晶体生长过程中出现过冷，此时若不及时增加发热体的加热功率，晶体就会出现从模具中硬拉甚至是拉起模具的现象，导致晶体无法进行正常生长。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路
r/>[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法，旨在解决由于过热或者过冷导致的晶体生长失败的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，包括设置有观察窗的晶体生长炉以及籽晶杆，所述籽晶杆的一端插入到所述晶体生长炉内，所述籽晶杆的另一端连接有升降装置，所述籽晶杆靠近所述升降装置的一侧上还设置有用于实时获取氧化镓晶体重量的压力传感器，所述观察窗外侧设置有红外摄像机，所述压力传感器与所述红外摄像机均与外接计算机电连接。
[0010]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述压力传感器为环形压力传感器、压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、压电式压力传感器或蓝宝石压力传感器中的一种。
[0011]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述观察窗外侧设置有固定
支架，所述红外摄像机固定在所述固定支架上。
[0012]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述晶体生长炉包括设置在底座上的下热场结构，设置在所述下热场结构上的上热场结构，所述上热场结构包括从内至外同心设置的上保温组件和上密封层，所述上保温组件上设置有内外相通用于观察晶体生长的观察孔，沿所述观察孔向外延伸的方向，所述上密封层向外延伸形成所述观察窗。
[0013]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述上保温组件由至少一块保温层层叠而成，所述保温层由若干块子保温层拼接而成，所述若干块为两块以上的自然数；所述上保温组件的中心沿轴向方向设置有贯穿上下端面且用于插入籽晶杆的通腔。
[0014]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述观察孔的孔径延伸方向与所述上保温组件的通腔形成20
‑
70
°
的夹角。
[0015]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述上保温组件上设置有1
‑
4个观察孔，所述观察窗与所述观察孔的数量相等。
[0016]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述保温层由2
‑
6块子保温层通过子母扣形式拼接而成。
[0017]所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其中，所述下热场结构包括由外向内同轴安装的下密封层、下保温组件、铱制发热体和坩埚，所述坩埚内设置有铱制模具。
[0018]一种基于所述监控系统的氧化镓晶体制备方法，其中，包括步骤：
[0019]在氧化镓晶体生长过程中，通过所述红外摄像机实时获取氧化镓晶体的照片并将所述照片上传至计算机；
[0020]通过计算机对所述氧化镓晶体照片进行比对，判断所述氧化镓晶体宽度的变化；
[0021]若所述氧化镓晶体宽度逐渐变小，则通过计算机控制降低加热功率，直至铱制模具上方生成的氧化镓晶体的宽度与所述铱制模具的宽度一致，则停止降低加热功率；
[0022]在氧化镓晶体宽度不变的条件下，通过压力传感器实时获取氧化镓晶体的重量并将所述重量上传至计算机；
[0023]通过计算机对氧化镓晶体的重量进行实时比对，判断所述氧化镓晶体的重量是否按照设定值变化；
[0024]若所述氧化镓晶体的重量超出了设定范围，则通过计算机控制调整加热功率，直至氧化镓晶体的重量满足设定值要求。
[0025]有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，可以及时识别氧化镓晶体生长过程中出现的过热或者过冷的现象，并且第一时间调节发热体的加热功率，有效降低由于过热或者过冷导致的晶体生长失败问题，有利于规模化生产高质量、低成本的氧化镓单晶。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统较佳实施例的结构示意图。
[0027]图2为本专利技术一种氧化镓晶体制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统及氧化镓晶体制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0030]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0031]晶体生长在过程中，由于坩埚内部熔体体积的减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，包括设置有观察窗的晶体生长炉以及籽晶杆，所述籽晶杆的一端插入到所述晶体生长炉内，所述籽晶杆的另一端连接有升降装置，所述籽晶杆靠近所述升降装置的一侧上还设置有用于实时获取氧化镓晶体重量的压力传感器，所述观察窗外侧设置有红外摄像机，所述压力传感器与所述红外摄像机均与外接计算机电连接。2.根据权利要求1所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，所述压力传感器为环形压力传感器、压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、压电式压力传感器或蓝宝石压力传感器中的一种。3.根据权利要求1所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，所述观察窗外侧设置有固定支架，所述红外摄像机固定在所述固定支架上。4.根据权利要求1所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，所述晶体生长炉包括设置在底座上的下热场结构，设置在所述下热场结构上的上热场结构，所述上热场结构包括从内至外同心设置的上保温组件和上密封层，所述上保温组件上设置有内外相通用于观察晶体生长的观察孔，沿所述观察孔向外延伸的方向，所述上密封层向外延伸形成所述观察窗。5.根据权利要求4所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，所述上保温组件由至少一块保温层层叠而成，所述保温层由若干块子保温层拼接而成，所述若干块为两块以上的自然数；所述上保温组件的中心沿轴向方向设置有贯穿上下端面且用于插入籽晶杆的通腔。6.根据权利要求5所述用于导模法生长氧化镓晶体的监控系统，其特征在于，所述观察孔的孔径延伸方向与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐红基，赛青林，陈端阳，
申请(专利权)人：杭州富加镓业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：