[发明专利]一种生长氧化锌晶体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体生长装置，具体涉及一种生长氧化锌晶体的装置。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种具有宽带隙的直接禁带半导体材料，其室温下单晶的禁带宽度为3.37eV、激子束缚能（exciton-binding energy）高达60meV，远高于GaN的激子束缚能（25mev），非常适宜作为长寿命白光LED的激发光源材料。ZnO基的LED一旦进入商业化应用阶段，ZnO基同质外延基片的市场需求将十分巨大。ZnO和GaN都具有六方纤锌矿型晶体结构，晶格常数非常接近，晶格失配度较小（~2.2%），相比于GaN体单晶，ZnO资源更丰富、生长成本更低。因此，ZnO体单晶不仅是制备ZnO基光电器件重要的衬底材料，而且也可以作为生长高质量GaN和III-V氮化物外延材料的理想衬底，在紫外光探测器、蓝紫光波段LEDs和LDs、半导体照明工程、信息显示与存储、导弹预警、光通讯等领域有着广阔的应用前景。

尽管理论上从ZnO熔体中进行提拉生长单晶的方法是可行的，但由于在熔点1975℃的高温下ZnO的蒸气压很大，通常需要二十个大气压以上的高压环境以拟制ZnO的分解，生长过程的精确控制技术难度很大。水热法是生长ZnO体单晶现有的最为成熟的方法，但其不仅生长装置结构复杂，同样需要高压环境，而且生长速率很低，通常生长周期长达100天以上；化学气相法的生长装置虽然相对简单，不需要高压环境，以封闭石英安瓿为主要技术特征的闭管籽晶化学气相法的生长温度在1000℃左右，但由于生长过程控制困难，往往难以稳定生长大尺寸晶体，并且每次需要封闭和破坏石英安瓿，生长速率低且生产成本过高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单且生长过程易于控制的生长氧化锌晶体的装置，以解决现有技术存在的生长装置结构复杂、生长过程控制困难的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种生长氧化锌晶体的装置，包括加热器和生长室，所述生长室设置在真空室内且通过所述加热器加热，所述生长室外设有保温层。

所述加热器为铱金或二硼化锆导电陶瓷发热体。

所述生长室为铱金坩埚或二硼化锆陶瓷坩埚或氧化铝陶瓷坩埚。

所述生长室与所述加热器同轴安装。

所述保温层由高纯氧化铝材料构成，包括上顶、下底保温垫和内、外保温桶及其夹层中填充物。

所述内、外保温桶为氧化铝陶瓷材料。

所述保温垫包括氧化铝陶瓷及纤维材料。

所述高纯氧化铝材料为氧化铝陶瓷及氧化铝纤维材料。

所述真空室为带有冷却水夹层的双层不锈钢真空密封腔体且设有进气口、抽气口及冷却水输入口和冷却水输出口。

本发明具有如下有益效果，本发明为感应加热升华法生长氧化锌晶体装置，具有加热速度快、生长室容易达到高真空等特点，可通过改变工艺条件实现对ZnO晶体尺寸、生长速度的控制生长速率高。不仅避免了现有技术使用高压设备存在的安全隐患，且生长过程易于控制，可生长大尺寸ZnO晶体，并降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明单坩埚感应加热生长设备结构示意图；

图2为本发明双坩埚感应加热生长设备结构示意图。

图中，1.保温层，2.坩埚盖，3.籽晶，4.生长室，5.水冷感应线圈，6.线圈支架，7.氧化锌粉，8.外保温桶，9.氧化铝球，10.内保温桶，11.绝热材料，12.上加热器，13.上坩埚，14.下坩埚，15.加热器，16下测温孔，17刚玉支架，18.上测温孔，19.下测温窗，20.抽气口，21.冷却水进入口，22.进气口，23.上测温窗，24.冷却水输出口，25.真空室。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。