[实用新型]一种光调制局部加强的晶体生长装置

说明书

本实用新型涉及一种光调制局部加强的晶体生长装置，包括反应釜、激光光源、设置在反应釜内的坩埚、装载在坩埚内反应溶液、浸在反应溶液内的籽晶以及光束整型元器件，反应釜设有入射窗口，激光光源发出的光束通过入射窗口射入坩埚内，光束整型元器件设于入射窗口与籽晶之间，通过光束整型元器件可将光束汇聚在籽晶的局部位置或通过光束整型元器件可减弱籽晶局部位置的光束，与现有技术相比，本实用新型增设有光束整型元器件，激光光源发出的光束通过入射窗口射入坩埚内，光束整型元器件可汇聚或减弱光束，光束通过光束整型元器件后在籽晶背面形成明暗区域，从而实现籽晶局部位置的光强度和温度调整，有效局部地增强或减弱晶体生长速率。

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，特别是涉及一种光调制局部加强的晶体生长装置。

背景技术

氮化镓(GaN)由于其禁带宽度大、化学性质稳定、耐高温、迁移率高等优点，在光电与功率微波器件方面得到了广泛的应用。目前，GaN晶体的生长方法包括有机金属化学气相沉积法(MOCVD)、氢化物气相外延法(HVPE)、氨热法(Ammothermal Growth)以及钠流法(NaFlux)，其中钠流法生长GaN晶体具备较好的晶体质量和较快的生长速率，成为首选的生长方法之一。目前采用钠流法的高压釜中需要通入氮气，高压釜内的氮气在高温高压的条件下溶解于坩埚中的Ga-Na溶液中，从而籽晶处可进行反应生长成GaN晶体，同时高压釜内可通过引入光作用来促进氮气的电解，加快氮溶解于反应溶液中，提高GaN晶体生长速率，但上述结构的晶体生长装置在GaN晶体生长过程中，整个籽晶都处于一个恒定状态，无法根据晶体材料生长状态进行局部温度调整，因而无法调节籽晶的局部生长速率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种光调制局部加强的晶体生长装置，其对局部进行光强和温度调整，可有效地局部增强或减弱晶体生长速率。

为解决上述目的，本发明采用的如下技术方案。

一种光调制局部加强的晶体生长装置，包括反应釜、激光光源、设置在反应釜内的坩埚、装载在坩埚内反应溶液以及浸在反应溶液内的籽晶，反应釜设有入射窗口，激光光源发出的光束通过入射窗口射入坩埚内，还包括光束整型元器件，光束整型元器件设于入射窗口与籽晶之间，通过光束整型元器件可将光束汇聚在籽晶的局部位置或通过光束整型元器件可减弱籽晶局部位置的光束。

优选地，还包括开腔籽晶夹具，籽晶装设于开腔籽晶夹具、且开腔籽晶夹具可悬浮于反应溶液内。

优选地，光束整型元器件装设于开腔籽晶夹具内、且光束整型元器件位于籽晶上方。

优选地，开腔籽晶夹具主要由轻质材料制成，该轻质材料可为SiC或薄壁石英。

优选地，光束整型器件设有至少一个光学镜片，该光学镜片排列有若干个微结构，该微结构可设置为光学透镜或滤光片以增强或减弱籽晶局部位置的光束。

优选地，激光光源发出的光束可保持固定不动或在反应釜腔体内做扫描运动，该扫描运动可为周期运动扫描或无规则运动扫描。

优选地，激光光源可为同步辐射光源、LD光源、LED光源或倍频光源的一种或多种，激光光源发出光束的光强度可恒定不变或可调节。

优选地，激光光源发出紫外光或红外光、且激光光源发出的光束可为连续光或脉冲光。

优选地，还包括加热装置，加热装置可加热坩埚内的反应溶液以达到所需的晶体生长温度，加热装置设置为电磁感应加热装置、热传导加热装置或射频加热装置的一种或多种，反应釜设有用于通入气体及调整压强的进气口和出气口。

优选地，籽晶可以为蓝宝石衬底或碳化硅衬底的一种或多种，光束整型器件可为凸透镜或棱镜的一种或多种。

本发明的有益效果如下：