[发明专利]一种砷化镓单晶晶体及其制备方法

权利要求书

1.一种砷化镓单晶晶体，其特征在于，所述砷化镓单晶晶体载流子浓度为1×1018～4×1018/cm3，迁移率为1700～2600cm2/v•s；

在同等Si载流子浓度下，所述以SixAsy化合物为掺杂剂制得的砷化镓单晶晶体的B原子密度比以单质Si为掺杂剂制得的砷化镓单晶晶体的B原子密度至少低20%；

所述砷化镓单晶晶体的B含量≤5×1018/cm3。

2.一种砷化镓单晶晶体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：砷化镓单晶生长前，通过以下方式将SixAsy化合物分布于砷化镓多晶中；

方式一：SixAsy化合物在砷化镓多晶合成阶段同时合成，再进行单晶生长；

方式二：先合成SixAsy化合物，再将SixAsy化合物和原料砷化镓多晶装入至单晶生长容器中，进行单晶生长。

3.根据权利要求2所述的一种砷化镓单晶晶体的制备方法，其特征在于，当选择方式一时，具体操作如下：

(1)装料：高纯砷和高纯镓按照（107～128）:100的重量比依次放入第一PBN舟和第二PBN舟内；

将需要掺杂的硅放入装有镓的第二PBN舟尾端，硅和镓的重量比为（0.2～5）:10000；

(2)烤料：第一PBN舟和第二PBN舟在真空环境下烘烤，真空度为1×10-4～9×10-2Pa，烘烤2～4h；

(3) 合成含SixAsy化合物的砷化镓多晶：将第一PBN舟加热到620～660℃，将第二PBN舟加热到1200～1400℃，保温2～4 h，合成砷化镓多晶和SixAsy化合物；控制温度梯度，使第二PBN舟从头到尾的温度呈梯度下降，温度下降梯度为2～4℃/cm；

(4) 多晶出炉：取出含SixAsy化合物的砷化镓多晶；

(5) 单晶生长：将制得的含SixAsy化合物的砷化镓多晶与氧化硼置于单晶生长容器中，装炉长晶。

4.根据权利要求3所述的一种砷化镓单晶晶体的制备方法，其特征在于，所述装料步骤中需要掺杂的硅和镓的重量比为（1～1.2）:10000。

5.根据权利要求2所述的一种砷化镓单晶晶体的制备方法，其特征在于，当选择方式二时；具体操作如下：

S1、SixAsy化合物合成

(1)装料：高纯砷和高纯硅按照重量比（0.5～5）:1依次放入第一石英舟和第二石英舟内；

(2)烤料：第一石英舟与第二石英舟在真空环境下烘烤，真空度为1×10-4～9×10-2Pa，烘烤2～4h；

(3) 合成SixAsy化合物：将第一石英舟加热到650～700℃，将第二石英舟加热到1050～1450℃，保温2～4 h，合成SixAsy化合物；第二石英舟按照温度梯度降温，温度下降梯度为5～8℃/cm；

S2、单晶生长

将制得的SixAsy化合物、砷化镓多晶、氧化硼置于单晶生长容器中，装炉长晶。

6.根据权利要求5所述的一种砷化镓单晶晶片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的装料过程中，硅和镓的重量比为（1～1.2）:10000。

7.根据权利要求5所述的一种砷化镓单晶晶片的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的合成SixAsy化合物过程中，第二石英舟加热到1120～1150℃。

8.根据权利要求5所述的一种砷化镓单晶晶片的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，SixAsy化合物、砷化镓多晶、氧化硼混合时的重量比为（0.2～2）:10000:（15～100）。