【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氮化铝单晶生长，尤其涉及一种便于扩径的pvt法生长aln的方法。
技术介绍
1、物理气相传输法(pvt)是公认的制备大尺寸氮化铝单晶的有效途径。但采用该方法时高质量aln晶片生长难度仍然很高，目前仍以1英寸为主，其中限制aln单晶扩径生长的最主要因素在于晶体开裂，产生裂纹的原因在于晶片内部较大的热应力，当冯米塞斯应力值大于106后，晶体很大概率会产生新裂纹或晶界对应力进行释放，因此降低晶体内部热应力成为aln单晶生长过程中不可忽视的关键问题。
2、目前大尺寸aln单晶生长面临的最主要问题仍是缺乏高质量的大尺寸籽晶。保持原籽晶的质量并且实现有效扩径的难度很高。目前采用pvt法生长aln单晶扩径生长时，常采用直筒坩埚设计。为了提高生长效率，便于晶体扩径，在籽晶表面常常会放置大坡度圆台状导流罩，将al蒸气传输到籽晶面处，但模拟过程中发现，导流罩的存在起到了隔热的作用，由于加热源来自于坩埚外部的钨网，热量传输需要经过坩埚侧壁与导流罩双重阻隔，导致籽晶处难以升到更高温度，同时在对应力模拟过程中发现，导流罩顶部与晶体之间存在着大量的应力聚集，该点很大可能是应力引发的源头。
3、因此，如何优化结构，降低生长过程中的内应力，同时实现有效扩径成为目前aln体块晶体生长亟待解决的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，尤其是如何降低生长过程中的内应力，同时实现有效扩径的难题，本专利技术提供一种便于扩径的pvt法生长aln的方法。通过将导流罩与坩埚合为一体的方
2、为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种便于扩径的pvt法生长aln的方法，采用倾斜坩埚进行aln的生长，所述倾斜坩埚的结构为：下宽上窄的圆台状结构；
4、所述方法具体包括以下步骤：
5、（1）通过温场模拟，根据扩径比例设计所述倾斜坩埚侧壁的倾斜角度；
6、设计过程：坩埚底部直径是固定值，顶部直径与籽晶直径相等，通过调节坩埚高度，对坩埚的倾斜程度进行调整。
7、（2）在所述倾斜坩埚内部补足aln原料。
8、（3）在所述倾斜坩埚顶部放置粘接好籽晶的籽晶托。
9、（4）将所述倾斜坩埚放置在生长炉膛内，进行aln晶体生长。
10、根据本专利技术优选的，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的倾斜角度在10°～15°之间。10-15度是根据常用的坩埚高度与籽晶直径进行换算的，超过该范围可能会导致坩埚变矮，或者晶体直径变宽。
11、根据本专利技术优选的，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的厚度为4～5mm。坩埚厚度主要是针对耐久性进行限定，低于4mm的薄壁坩埚使用寿命仅5-6次，而4～5mm厚坩埚使用寿命可以达到12-15次
12、根据本专利技术优选的，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚为2段式，包括上段部与下段部，所述倾斜坩埚的上段部与下段部的高度保持一致。由于晶体是自上往下生长，如不采用分体设计，晶体生长扩径后，可能难以取出晶体。
13、根据本专利技术优选的，所述步骤（2）中，所述aln原料采用预烧结后的破碎料；所述aln原料的高度与倾斜坩埚下段部的高度保持一致。采用该坩埚原料需补充到足够高，但无法超过下段部分的高度，否则坩埚会出现al蒸气外泄的现象。
14、根据本专利技术优选的，所述步骤（3）中，籽晶粘接在籽晶托处，所述籽晶托的直径与所述倾斜坩埚顶部的外径保持一致。
15、根据本专利技术优选的，所述步骤（3）中，所述倾斜坩埚顶部的内径与籽晶的直径相等；所述籽晶的直径为45～55mm。
16、根据本专利技术优选的，所述步骤（4）中，所使用的aln生长炉为电阻加热式生长系统。电阻炉的加热源位于坩埚外侧的钨网，而感应炉的发热源是坩埚本体，因此感应炉无法达到预期效果。
17、有益效果
18、本专利技术公开了一种便于扩径的pvt法生长aln的方法，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益技术效果：
19、1、本专利技术所述的方法利用倾斜坩埚进行aln的生长，本专利技术所述倾斜坩埚为下宽上窄的圆台状结构，将导流罩与坩埚合为一体，降低加热源与籽晶之间的热损耗，提高籽晶表面温度。
20、2、通过本专利技术的方法，减少导流罩切角处与晶体之间的热应力，并且简化了坩埚内部装配结构，便于aln晶体扩径。
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1.一种便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，采用倾斜坩埚进行AlN的生长，所述倾斜坩埚的结构为：下宽上窄的圆台状结构；
2.根据权利要求1所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的倾斜角度在10°～15°之间。
3.根据权利要求1所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的厚度为4～5mm。
4.根据权利要求1所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚为2段式，包括上段部与下段部。
5.根据权利要求4所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述倾斜坩埚的上段部与下段部的高度保持一致。
6.根据权利要求5所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述AlN原料采用预烧结后的破碎料；所述AlN原料的高度与倾斜坩埚下段部的高度保持一致。
7.根据权利要求1所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，
8.根据权利要求7所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述倾斜坩埚顶部的内径与籽晶的直径相等；所述籽晶的直径为45～55mm。
9.根据权利要求1所述的便于扩径的PVT法生长AlN的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，所使用的AlN生长炉为电阻加热式生长系统。
...【技术特征摘要】
1.一种便于扩径的pvt法生长aln的方法，其特征在于，采用倾斜坩埚进行aln的生长，所述倾斜坩埚的结构为：下宽上窄的圆台状结构；
2.根据权利要求1所述的便于扩径的pvt法生长aln的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的倾斜角度在10°～15°之间。
3.根据权利要求1所述的便于扩径的pvt法生长aln的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚侧壁的厚度为4～5mm。
4.根据权利要求1所述的便于扩径的pvt法生长aln的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述倾斜坩埚为2段式，包括上段部与下段部。
5.根据权利要求4所述的便于扩径的pvt法生长aln的方法，其特征在于，所述倾斜坩埚的上段部与下段部的高度保持一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，曹文豪，俞瑞仙，王守志，王国栋，陈成敏，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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