[发明专利]一种氮化铝单晶生长方法

权利要求书

1.一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将氮化铝烧结体放入坩埚中，并将所述坩埚置于密闭的炉体中，在所述炉体中设置用于为所述坩埚加热的加热机构、用于为所述炉体抽真空的抽真空机构、用于为所述炉体通入高纯氮气的氮气输入机构、用于测量所述坩埚温度的测温机构；

（2）通过所述氮气输入机构向所述炉体中通入高纯氮气至60-90Kpa，同时通过所述加热机构在3-5小时内将所述坩埚底部加热至1950-2050℃；

（3）通过所述加热机构的热场设计，使所述坩埚底部的温度高于所述坩埚顶部的温度；设置使得所述测温机构包括用于测量所述坩埚顶部温度的第一测量器、用于测量所述坩埚底部温度的第二测量器；

（4）通过所述抽真空机构对所述炉体抽真空，使所述炉体中的气压降至30-50Kpa，同时通过所述加热机构在0.5-1.5小时内将所述坩埚底部加热至2050-2200℃；

（5）调节所述坩埚的上下位置，所述第二测量器的读数与所述第一测量器的读数差值为A，所述氮化铝烧结体顶部至所述坩埚顶部的距离为B，使得：

A/B=1-3℃/mm；

（6）通过所述氮气输入机构向所述炉体中通入高纯氮气至40-60Kpa，同时通过所述加热机构保持所述坩埚底部温度为2050-2200℃，维持10-150小时；通过物理气相传输法，所述氮化铝烧结体部分升华后在所述氮化铝烧结体表面处形成氮化铝单晶。

2.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，将氮化铝粉末放入所述坩埚中，通过所述加热机构将所述坩埚底部加热至1900-1950℃，以得到所述氮化铝烧结体。

3.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（2）中，所述加热机构在4小时内以8.5-10℃/min的升温速率将所述坩埚底部温度加热至1950-2050℃。

4.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（4）中，所述加热机构在1小时内以2.5-4℃/min的升温速率将所述坩埚底部温度加热至2050-2200℃。

5.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（5）中，调节所述坩埚的上下位置，使得：A/B=2℃/mm。

6.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（6）中，通过所述加热机构保持所述坩埚底部温度为2050-2200℃，维持50-100小时。

7.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（6）中，所述氮化铝烧结体升华为气态铝和氮气，在所述坩埚顶部和所述氮化铝烧结体顶部之间温度梯度的驱动下，所述气态铝和所述氮气在所述氮化铝烧结体表面处形成所述氮化铝单晶。

8.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（6）之后，在0-50小时内以0.5-1.5℃/min的降温速率将所述坩埚降至室温。

9.根据权利要求1所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：所述坩埚呈圆柱形，所述坩埚由钨材料制成，所述坩埚的高度为60-100mm，横截面直径为50-80mm，厚度为2-4mm。

10.根据权利要求9所述的一种氮化铝单晶生长方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，将所述氮化铝烧结体放入所述坩埚底部的圆心处，使所述氮化铝烧结体和所述坩埚内壁之间的距离为5-10mm。