【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体生长设备领域，具体涉及一种实时测温装置、方法及氮化镓生长设备。
技术介绍
1、以氮化镓为代表的第三代半导体材料具有击穿场强高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用氮化镓制备的半导体器件能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率等应用场景。此外，它还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力，因此更适合于制作高温、高频、抗辐射以及大功率器件。
2、由于氮化镓特殊的性质，氮化镓在常压下还未加热到熔点就会发生分解，因此传统的溶体法不适合与氮化镓的生长，而氢化物气相外延法(hvpe)具有设备简单、生长条件温和等优点，因此hvpe法是当前制备氮化镓体单晶的主流方法。hvpe法制备氮化镓，包括两个温区，低温区是镓源反应区，在该区域hcl与金属镓发生反应生成gacl，然后gacl被载气输送到高温区与nh3发生反应生成氮化镓。
3、由于现有的氮化镓生长设备只能通过控制加热炉的功率输出，进而调控生长区的温度，加热炉内配备的热偶只能测量石英管外壁的温度，不能准确测量石英管内部籽晶生长区的温度，因此籽晶生长区温度不均匀或发生波动，将会极大的影响氮化镓生长的合格率。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种实时测温装置、方法及氮化镓生长设备，可以有效解决传统hvpe设备无法实时监测籽晶生长区内部温度的缺陷，极大的提高温度调控的准确性，进一步提高氮化镓生长合格率。
2、为解决以上问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种实时测温装置，包括热偶、补偿导线、温度巡检表、测温固定装置和功率控制器，所述热偶外围包覆有耐高温陶瓷管，所述热偶设置在所述测温固定装置上，所述热偶通过补偿导线与所述温度巡检表连接，所述温度巡检表与所述功率控制器电连接。
4、进一步的，所述测温固定装置包括测温固定板、测温固定孔、滑动导轨和驱动电机，所述测温固定孔设置在测温固定板上，所述驱动电机驱动所述测温固定板沿所述滑动导轨做往返运动。
5、进一步的，所述热偶为s型热偶、r型热偶、其他长期耐1100℃以上高温的材质的热偶中的至少一种。
6、第二方面，本专利技术提供一种采用如第一方面所述的实时测温装置的测温方法，包括以下步骤：
7、将热偶组装到测温固定装置上，测温固定装置带动热偶自动测量籽晶生长区的温度；
8、籽晶生长区的温度通过温度巡检表显示，且温度巡检表导出籽晶生长区的温度场变化趋势图；
9、若监测到籽晶生长区发生温度波动，功率控制器调整相应的加热模块以调控籽晶生长区的温度。
10、第三方面，本专利技术提供一种氮化镓生长设备，包括包括生长腔体、设于所述生长腔体内部的石英件、籽晶固定件和如第一方面所述的实时测温装置，所述生长腔体的左侧设置有左法兰，所述左法兰的右侧连接有左不锈钢腔室，所述左不锈钢腔室的右侧连接有左压环，所述左压环的右侧连接有石英管，所述生长腔体的右侧设置有右法兰，所述右法兰的左侧连接有右不锈钢腔室，所述右不锈钢腔室的左侧连接有右压环，所述右压环的左侧与所述石英管连接，所述石英管的外侧设置有低温加热炉和高温加热炉，所述高温加热炉与所述功率控制器电连接；
11、所述石英件包括第一进气管、第二进气管、第三进气管、石英镓舟、第一出气管和匀流板，所述第一进气管的末端与所述石英镓舟连通，所述第三进气管的末端与所述匀流板连通，所述第一进气管内的气体与所述石英镓舟内的金属镓反应生成中间产物，所述中间产物通过所述第一出气管与匀流板连通，所述匀流板内部设置有密集的孔洞结构，所述第二进气管穿过所述左法兰和左不锈钢腔室延伸至所述生长腔体的内部；
12、所述籽晶固定件包括籽晶托和籽晶杆，所述籽晶托设置在所述籽晶杆的一侧，所述籽晶托与所述籽晶杆均中心穿孔，所述第三进气管中的气体和所述中间产物在所述籽晶托处反应生成氮化镓。
13、进一步的，所述左法兰与所述左不锈钢腔室之间设有左法兰密封圈，所述左不锈钢腔室与所述石英管之间设有左腔室密封圈，所述右法兰与所述右不锈钢腔室之间设有右法兰密封圈，所述右不锈钢腔室与所述石英管之间设有左腔室密封圈，所述左法兰密封圈、左腔室密封圈、右法兰密封圈和左腔室密封圈均为氟胶圈。
14、进一步的，所述第一进气管内部充有hcl气体，所述第三进气管内部充有nh3气体，所述第二进气管内部充有惰性气体，惰性气体是n2和ar中的至少一种。
15、进一步的，所述低温加热炉的温度为750-950℃，所述高温加热炉的温度为1000-1100℃。
16、进一步的，所述石英镓舟的内部设置有分隔板，所述分隔板上设置有孔，所述孔的位置高于所述金属镓的液面。
17、进一步的，所述左不锈钢腔室与所述右不锈钢腔室内部均设置有冷却水道，所述冷却水道的水冷进口设置在底部，所述冷却水道的水冷出口设置在上部。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
19、本专利技术提供一种实时测温装置、方法及氮化镓生长设备，解决了现有设备只能监测籽晶区石英管外壁的温度以及籽晶生长区温度不均匀或发生波动的问题，实时测温装置可以监测石英管内部籽晶生长区的温度，测温固定装置带动热偶深入到石英管的内部籽晶生长区，通过热偶来测定籽晶生长区的温度，温度可以由温度巡检表显示，且温度巡检表会导出籽晶生长区的温度场变化趋势图，若监测到籽晶生长区发生温度波动，温度巡检表将信号反馈到功率控制器，功率控制器调整相应的加热模块，保证生长区域的稳定性，提高氮化镓的生长合格率。
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1.一种实时测温装置，其特征在于，包括热偶(20)、补偿导线(21)、温度巡检表(22)、测温固定装置(28)和功率控制器(29)，所述热偶(20)外围包覆有耐高温陶瓷管，所述热偶(20)设置在所述测温固定装置(28)上，所述热偶(20)通过补偿导线(21)与所述温度巡检表(22)连接，所述温度巡检表(22)与所述功率控制器(29)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种实时测温装置，其特征在于，所述测温固定装置(28)包括测温固定板(281)、测温固定孔(282)、滑动导轨(283)和驱动电机(284)，所述测温固定孔(282)设置在测温固定板(281)上，所述驱动电机(284)驱动所述测温固定板(281)沿所述滑动导轨(283)做往返运动。
3.根据权利要求1所述的一种实时测温装置，其特征在于，所述热偶(20)为S型热偶、R型热偶、其他长期耐1100℃以上高温的材质的热偶中的至少一种。
4.一种权利要求1-3任一所述的实时测温装置的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种氮化镓生长设备，其特征在于，包括生长腔体、设于所述生长
6.根据权利要求5所述的一种氮化镓生长设备，其特征在于，所述左法兰(4)与所述左不锈钢腔室(6)之间设有左法兰密封圈(5)，所述左不锈钢腔室(6)与所述石英管(9)之间设有左腔室密封圈(7)，所述右法兰(23)与所述右不锈钢腔室(25)之间设有右法兰密封圈(24)，所述右不锈钢腔室(25)与所述石英管(9)之间设有右腔室密封圈(26)，所述左法兰密封圈(5)、左腔室密封圈(7)、右法兰密封圈(24)和右腔室密封圈(26)均为氟胶圈。
7.根据权利要求5所述的一种氮化镓生长设备，其特征在于，所述第一进气管(1)内部充有HCl气体，所述第三进气管(3)内部充有NH3气体，所述第二进气管(2)内部充有惰性气体，惰性气体是N2和Ar中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的一种氮化镓生长设备，其特征在于，所述低温加热炉(10)的温度为750-950℃，所述高温加热炉(16)的温度为1000-1100℃。
9.根据权利要求5所述的一种氮化镓生长设备，其特征在于，所述石英镓舟(11)的内部设置有分隔板(13)，所述分隔板(13)上设置有孔，所述孔的位置高于所述金属镓(12)的液面。
10.根据权利要求5所述的一种氮化镓生长设备，其特征在于，所述左不锈钢腔室(6)与所述右不锈钢腔室(25)内部均设置有冷却水道(30)，所述冷却水道(30)的水冷进口(31)设置在底部，所述冷却水道(30)的水冷出口(32)设置在上部。
...【技术特征摘要】
1.一种实时测温装置，其特征在于，包括热偶(20)、补偿导线(21)、温度巡检表(22)、测温固定装置(28)和功率控制器(29)，所述热偶(20)外围包覆有耐高温陶瓷管，所述热偶(20)设置在所述测温固定装置(28)上，所述热偶(20)通过补偿导线(21)与所述温度巡检表(22)连接，所述温度巡检表(22)与所述功率控制器(29)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种实时测温装置，其特征在于，所述测温固定装置(28)包括测温固定板(281)、测温固定孔(282)、滑动导轨(283)和驱动电机(284)，所述测温固定孔(282)设置在测温固定板(281)上，所述驱动电机(284)驱动所述测温固定板(281)沿所述滑动导轨(283)做往返运动。
3.根据权利要求1所述的一种实时测温装置，其特征在于，所述热偶(20)为s型热偶、r型热偶、其他长期耐1100℃以上高温的材质的热偶中的至少一种。
4.一种权利要求1-3任一所述的实时测温装置的测温方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.一种氮化镓生长设备，其特征在于，包括生长腔体、设于所述生长腔体内部的石英件、籽晶固定件和如权利要求1-3任一所述的实时测温装置，所述生长腔体的左侧设置有左法兰(4)，所述左法兰(4)的右侧连接有左不锈钢腔室(6)，所述左不锈钢腔室(6)的右侧连接有左压环(8)，所述左压环(8)的右侧连接有石英管(9)，所述生长腔体的右侧设置有右法兰(23)，所述右法兰(23)的左侧连接有右不锈钢腔室(25)，所述右不锈钢腔室(25)的左侧连接有右压环(27)，所述右压环(27)的左侧与所述石英...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，张雷，王守志，王国栋，俞娇仙，王忠新，徐现刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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