[实用新型]一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备

说明书

本实用新型提供一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备，包括：腔管；位于所述腔管中的坩埚，所述坩埚内具有底部容置区和顶部开口区，所述底部容置区和所述顶部开口区间隔，所述顶部开口区适于放置籽晶；加热件，所述加热件设置在所述腔管的侧部周围，所述加热件适于对所述坩埚进行加热，以使得所述顶部开口区的温度小于所述底部容置区的温度；进气管和出气管，所述进气管与所述腔管靠近所述底部容置区的一端连通，所述出气管与所述腔管靠近所述顶部开口区的一端连通。本实用新型的用于制备单晶氧化镓的工艺设备，在腔管内形成流动的保护气氛，控制腔管内的氧浓度，加快单晶的生长速度，节省了能源，进而降低了生产成本。

技术领域

本实用新型涉及半导体材料制备技术领域，具体涉及一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备。

背景技术

β-Ga₂O₃禁带宽度为4.8eV，击穿电场强度约为8MV/cm，在电力电子器件和光电子器件领域极具性能优势。目前国际上制备单晶β-Ga₂O₃通常是采用熔体法，如导模法、直拉法等工艺，能够制备出大尺寸高质量的单晶β-Ga₂O₃。然而，由于β-Ga₂O₃熔点在1700℃以上，对于加热设备及反应容器均有较高要求，因此加热设备和反应容器价格昂贵。现有熔体法在制备过程中需要用到贵金属铱制作的坩埚，导致搭建氧化镓晶体生长的热场需要巨大投入，从而导致单晶氧化镓衬底的价格居高不下，高昂的价格限制了单晶氧化镓材料的进一步应用。现有气相法制备β-Ga₂O₃单晶的工艺设备中，原料分解会不断产生氧气，提高环境中的氧分压，致使平衡反应中原料的分解速度降低，单晶的生长速度减缓，降低了产量，进而导致生产成本较高。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有制备单晶氧化镓的工艺设备导致生产成本较高的缺陷，从而提供一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备。

本实用新型提供一种用于制备单晶氧化镓的工艺设备，包括：腔管；位于所述腔管中的坩埚，所述坩埚内具有底部容置区和顶部开口区，所述底部容置区和所述顶部开口区间隔，所述顶部开口区适于放置籽晶；加热件，所述加热件设置在所述腔管的侧部周围，所述加热件适于对所述坩埚进行加热，以使得所述顶部开口区的温度小于所述底部容置区的温度；进气管和出气管，所述进气管与所述腔管靠近所述底部容置区的一端连通，所述出气管与所述腔管靠近所述顶部开口区的一端连通。

可选的，所述加热件适于在所述坩埚内形成热梯度场。

可选的，所述坩埚对应顶部开口区的内侧部开设有凹槽，所述凹槽适于支撑所述籽晶。

可选的，所述凹槽的深度为0.5mm-2mm，所述凹槽的宽度为0.5mm-2mm。

可选的，所述坩埚为圆柱形，所述坩埚的内径为30mm-80mm，所述坩埚的侧壁厚度为3mm-5mm，所述坩埚的高度为60mm-150mm。

可选的，所述坩埚包括氧化铝坩埚或者氧化锆坩埚。

可选的，所述加热件包括感应加热件或者电阻加热件。

可选的，还包括：导热件，所述导热件适于设置在所述籽晶背离所述底部容置区的一侧表面。

可选的，所述导热件包括石英柱导热件，所述石英柱导热件的侧壁适于对入射在所述石英柱导热件内部的光进行反射，所述石英柱导热件的底面和顶面适于对入射在所述石英柱导热件内部的光进行透射。

可选的，所述进气管适于向所述腔管内通入保护气体，所述出气管适于将保护气体排出。

可选的，还包括：支架，所述支架适于将所述坩埚与所述腔管分隔。

本实用新型技术方案，具有如下优点：