[发明专利]一种制备氮化铝晶体的装置和方法

权利要求书

1.一种制备氮化铝晶体的方法，其特征在于，所述方法采用制备氮化铝晶体的装置，所述装置包括：第一坩埚、第二坩埚、衬底和调温台；

所述第一坩埚包括原料腔和反应腔，其中，所述反应腔的直径大于原料腔的直径，所述原料腔位于所述第一坩埚的底部，所述反应腔位于所述第一坩埚的开口处；

所述衬底覆盖所述第一坩埚的开口，以使氮化铝晶体在所述反应腔升华后凝结于所述衬底上；

所述调温台为中空结构，且中空部位的直径最小的一侧的置于所述衬底上，以调整所述衬底与外部空气的接触面积；

所述第二坩埚包括原料腔和反应腔，其中，所述第二坩埚的原料腔位于所述第二坩埚的底部，所述第二坩埚的原料腔的直径大于所述第二坩埚的反应腔的直径；

所述方法包括：

将氮化铝置于第一坩埚的反应腔中，并将衬底置于所述第一坩埚的顶部，将调温台的中空部位的直径最小的一侧置于所述衬底上，且调温台的中心和所述衬底的中心重合，在1~1.5个大气压的氮气气氛、升温速率为400~600℃/h升温到2000℃~3000℃，保温3.5~10小时，在衬底的中心处得到氮化铝单晶；

将氮化铝单晶作为籽晶，增加调温台的中空部位的直径，在1~1.5个大气压的氮气气氛下，以升温速率为400~600℃/h升温到1900℃~2000℃时，保温0.5~2h，继续升温至2000℃~3000℃，保温3.5~10小时，以降温速率为400~600℃/h降温到1900℃~2000℃，保温0.5~2h，得到生长后的氮化铝晶体；

将生长后的氮化铝晶体作为籽晶，并将包含籽晶的衬底置于第二坩埚上，增加调温台的中空部位的直径，以升温速率为400~600℃/h升温到1900℃~2000℃时，保温0.5~2h，继续升温至2000℃~3000℃，保温3.5~10小时，以降温速率为400~600℃/h降温到1900℃~2000℃，保温0.5~2h，得到氮化铝晶体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调温台由多层中空圆柱体构成，每层圆柱的中空直径逐层增加。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调温台为多层中空圆柱体，且中空部为圆锥体结构。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调温台为多个中心开孔的板，且每个板中开孔的直径逐渐增加。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坩埚的原料腔的高度为30~60mm，直径为15~45mm，所述第一坩埚的反应腔的高度为50~20mm，直径为30~50mm。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调温台中直径最小的圆柱的直径为1mm，直径最大的圆柱体的直径为25mm。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调温台中空部的圆锥体的顶部直的径为1mm，底部的直径为25mm。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调温台中多个中心开孔的板的直径的范围为1~25mm。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将氮化铝置于第一坩埚的反应腔中之前，还包括：将氮化铝粉在氮气气氛条件下，升温至1500℃~2000℃下保温3~6h，重复2~5次，得到烧结后的氮化铝。