[发明专利]一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法

权利要求书

1.一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，所述方法采用AlN粉末在AlN晶体材料制备系统中制备AlN晶体，所述AlN晶体材料制备系统，包括：

外坩埚，由石墨材料制成；所述外坩埚外设置有线圈，所述线圈中通过交变电流而产生交变磁场；

内坩埚，设置在所述外坩埚内，沿竖直方向延伸，包括，由金属材料制成且具有内部空间的壳体，所述壳体在所述交变磁场作用下在金属材料内部产生涡流从而被加热；上盖，位于所述壳体上端，所述上盖包括沿水平方向延伸的第一表面；下盖，位于所述壳体下端，用于承载氮化铝粉末，所述下盖包括沿水平方向延伸的第二表面；

柱，设置在所述内部空间中，自所述第一表面竖直向下延伸或自所述第二表面竖直向上延伸；所述柱的数量为多个，多个所述柱之间间隔预定距离地设置；每个所述柱均具有沿水平方向延伸的第三表面；

所述方法包括如下步骤：

装料步骤，将氮化铝粉末装入所述AlN晶体材料制备系统的内坩埚中，形成氮化铝粉末堆，所述第三表面高于所述氮化铝粉末堆的顶面10mm以上；

升温步骤，在500mbar-1500mbar压强的氮气氛围下，以第一升温速率加热所述内坩埚，直至达到预定温度，所述预定温度的范围为1900℃-2300℃；

生长步骤，在500mbar-900mbar压强的氮气氛围下，在第一时间段内保持所述内坩埚内的所述预定温度不变，在所述第三表面生长氮化铝籽晶；

冷却步骤，在所述第一时间段结束后，在500mbar-900mbar的氮气氛围下，将所述内坩埚内的温度降至室温；去除生长步骤得到的氮化铝籽晶中最大的六边形籽晶周围附着的多晶；

以一个升温步骤、一个生长步骤和一个冷却步骤作为一个生长周期，重复进行多个生长周期，在所述柱的所述第三表面得到粒径大于20mm的氮化铝籽晶。

2.根据权利要求1所述的一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，

所述柱由钨、铱或碳化钽中一种或多种制成；多个柱之间间隔的所述预定距离大于或等于20mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，

当所述第三表面为圆形形状时，所述第三表面的直径大于或等于2mm；当所述第三表面为非圆形形状时，第三表面的面积大于或等于2mm²。

4.根据权利要求1所属的一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，所述第一升温速率为5℃/min-20℃/min。

5.根据权利要求1所述的一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，

所述AlN晶体材料制备系统还包括石英玻璃容器，所述石英玻璃容器包括：

第一开孔，所述第一开孔设置在靠近石英玻璃容器顶部位置的侧壁上；和

第二开孔，所述第二开孔设置在靠近石英玻璃容器底部位置的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种基于尺寸和形状控制的AlN晶体材料制备方法，其特征在于，

所述升温步骤，在900mbar的氮气氛围下，以5℃/min的升温速率加热内坩埚，直至温度达到2150℃；

所述生长步骤，在600mbar的氮气氛围下，在24h时间段内保持温度2150℃不变；

所述冷却步骤，在24h后，提高腔室内压强至900mbar，将所述内坩埚内的温度降至室温。