[发明专利]一种生长氮化物单晶体材料的装置及方法

摘要

本发明公开一种快速制备低位错密度氮化物单晶体材料的液相外延装置与方法，其通过设计包括预生长区和生长区的反应釜，反应釜的预生长区具有原材料条件控制特征和功能，生长区具有生长动力学条件控制特征和功能，预生长区和生长区由过渡腔室或者保温管道相连接。在氮化物单晶体材料的生长过程中，原材料先在预生长区加热加压溶解，当熔融体中N的溶解浓度达到过饱和时与籽晶接触，从而有效抑制在N浓度未达到生长阈值时籽晶表面发生的多晶生长，提高氮化物单晶体材料的质量。同时，通过调控熔体在籽晶上表面的液面高度差，使熔体中的N/Ga在籽晶表面优先成核生长，从而抑制气液界面的多晶形成，提高晶体生长速度与原材料的利用率。

主权项

一种生长氮化物单晶体材料的装置，该装置为能承受高温高压的反应釜，其特征在于，所述的反应釜设有相互连通的晶体预生长区腔室（11）和晶体生长区腔室（12），晶体预生长区腔室（11）外侧面及底面的外部设有加热装置（21），晶体生长区腔室（12）外侧面及底面的外部设有加热装置（22），晶体预生长区腔室（11）与晶体生长区腔室（12）之间设有控制连通或分断的导通控制装置（33），晶体预生长区腔室（11）上方通过设置导通控制装置（31），依次与含氮反应物气体输运管道（4）、气体储存罐（5）相连，晶体生长区腔室（12）上方通过设置导通控制装置（32）依次与含氮反应物气体输运管道（4）、气体储存罐（5）相连；或者所述的反应釜设有相互连通的晶体预生长区腔室（14）和晶体生长区腔室（15），所述的晶体预生长区腔室（14）和晶体生长区腔室（15）之间连通有至少一个过渡区腔室，晶体预生长区腔室（14）外侧面及底面的外部设有加热装置（24），晶体生长区腔室（15）外侧面及底面的外部设有加热装置（25），各过渡区腔室外侧面及底面的外部各自设有加热装置（23），过渡区腔室在与晶体预生长区腔室（14）、晶体生长区腔室（15）连接处分别设有控制连通或分断的导通控制装置（34）及导通控制装置（35），晶体预生长区腔室（14）、晶体生长区腔室（15）、过渡区腔室分别通过上方设置导通控制装置（37）、导通控制装置（38）、导通控制装置（36）依次与含氮反应物气体输运管道（41）、气体储存罐（51）相连；所述晶体预生长区腔室（11）、晶体预生长区腔室（14）用于原材料的加压加热溶解，所述晶体生长区腔室（12）、晶体生长区腔室（15）用于氮化物单晶体材料的生长。