[发明专利]用于助熔剂法生长氮化物单晶的承载结构、系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的承载结构、系统及方法。所述的承载结构包括籽晶承载体和支撑机构，所述籽晶承载体可升降地设置于助熔剂法生长氮化物单晶的反应容器内，所述籽晶承载体与支撑机构固定连接，所述支撑机构与驱动机构传动连接。较之现有技术，本发明通过设置与氮化物单晶的反应容器配合的、结构简单的承载结构，可以在进行助熔剂法制备氮化物单晶的液相外延生长过程中，方便快捷的调控籽晶的位置，使籽晶外延界面始终处于熔液中合适的过饱和度区域内，从而获得连续生长的高质量液相外延氮化物单晶。

技术领域

本发明涉及一种氮化物单晶的制备方法，特别涉及一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的原料承载结构、系统及方法。

背景技术

助熔剂法(Na Flux method)生长氮化镓(GaN)单晶技术是目前国际上公认的获得高质量、大尺寸氮化镓体单晶的生长方法之一。由于生长体系所用的氮源为外部提供的氮气或氨气，因此，在气液界面处氮源浓度最高，且随着熔液深度增加，氮源浓度呈递减趋势。这就易导致在气液界面处形成大量多晶，消耗氮源，从而使氮源无法传输至坩埚底部籽晶生长区域或降低坩埚底部区域氮源浓度，这都不利于坩埚底部籽晶外延生长。目前有效的控制方法之一是通过添加碳添加剂来抑制气液界面处多晶形成，提高氮源向下传输的效率。通常籽晶外延生长需要体系内氮源浓度达到一定的过饱和度，过高的过饱和度易在籽晶外延界面形成过量自发成核单晶，从而导致外延界面处产生大量岛合并孔洞、包埋物或合并晶界；过低的过饱和度易导致外延界面生长过缓，产生氮空位等缺陷，因此，只有在较为合适的过饱和度区域内，才能获得结晶质量较好的外延单晶。此外，通常用于生长的籽晶均静置于坩埚底部，随着外延晶体生长厚度的不断增加，外延表面逐渐向气液界面靠近，一旦进入过高的过饱和度区域，后续生长的晶体质量将下降，且生长界面可能失衡，阻断后续外延生长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的承载结构、系统及方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的承载结构，其包括籽晶承载体和支撑机构，所述籽晶承载体可升降地设置于助熔剂法生长氮化物单晶的反应容器内，所述籽晶承载体与支撑机构固定连接，所述支撑机构与驱动机构传动连接。

本发明实施例还提供了一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的系统，包括助熔剂法生长氮化物单晶的反应容器以及前述的任一种承载结构。

本发明实施例还提供了一种助熔剂法生长氮化物单晶的方法，它是基于前述的任一种系统实施的，并且包括：在进行助熔剂法氮化物单晶的液相外延生长过程中，通过调控所述籽晶承载体的位置，使设置在籽晶承载体上的籽晶外延界面始终处于熔液中合适的过饱和度区域内。进一步地，所述的氮化物单晶包括氮化镓或氮化铝单晶，且不限于此。

较之现有技术，本发明通过设置与氮化物单晶的反应容器配合的、结构简单的承载结构，可以在进行助熔剂法制备氮化物单晶的液相外延生长过程中，方便快捷的调控籽晶的位置，使籽晶外延界面始终处于熔液中合适的过饱和度区域内，从而获得连续生长的高质量液相外延单晶。

附图说明

图1是助熔剂法制备氮化物单晶过程氮源浓度分布从气液界面到反应容器底部逐渐递减的示意图。

图2是本发明一典型实施方案中一种用于助熔剂法生长氮化物单晶的系统结构示意图。

具体实施方式