[发明专利]制备氮化铝晶体的坩埚设备及方法

权利要求书

1.一种制备氮化铝晶体的坩埚设备，其特征在于，所述坩埚设备包括坩埚体、衬底及衬底温场调整组件；

所述坩埚体的内部自下而上分为第一腔室、第二腔室及第三腔室，所述第一腔室、第二腔室及第三腔室相互连通，且所述第二腔室的直径小于所述第一腔室与所述第三腔室的直径，所述第一腔室、第二腔室及第三腔室均设置有加热器；

所述衬底温场调整组件为中空圆柱体，所述中空圆柱体包括中空的漏斗状腔体，所述腔体的两个开口分别位于所述中空圆柱体的底面与顶面，且底面开口的直径小于顶面开口的直径；

所述衬底覆盖于所述坩埚体的开口，所述衬底温场调整组件的底面与所述衬底远离所述开口的表面相贴合。

2.如权利要求1所述的坩埚设备，其特征在于，所述底面开口的圆心和所述顶面开口的圆心均位于所述中空圆柱体的轴线上。

3.如权利要求1所述的坩埚设备，其特征在于，所述腔体沿所述中空圆柱体的轴线所形成的切面中，所述腔体的内壁所对应的边为直线。

4.如权利要求1所述的坩埚设备，其特征在于，所述腔体沿所述中空圆柱体的轴线所形成的切面中，所述腔体的内壁所对应的边为弧线。

5.如权利要求1所述的坩埚设备，其特征在于，所述腔体沿所述中空圆柱体的轴线所形成的切面中，所述腔体的内壁所对应的边为阶梯状。

6.如权利要求1所述的坩埚设备，其特征在于，所述坩埚体与所述衬底的制备材料中均包括金属钨。

7.如权利要求6所述的坩埚设备，其特征在于，所述衬底的直径大于所述坩埚体的开口的内径，且小于或等于所述坩埚体的开口的外径，所述衬底温场调整组件的直径等于所述衬底的直径。

8.一种利用坩埚设备制备氮化铝晶体的方法，所述坩埚设备为权利要求1至7任意一项所述的坩埚设备，其特征在于，所述方法包括：

在所述坩埚设备的第一腔室与第二腔室中加入氮化铝源之后，将所述坩埚设备放置于生长室中；

调节所述生长室中的气压至0.5～1.5个大气压，以及调节所述生长室中的温度，并在所述生长室中的温度大于1800℃时，调节所述坩埚设备第三腔室的温度，使所述坩埚设备的衬底的温度大于所述第二腔室的温度；

当所述生长室中的温度处于2250℃～2400℃时，对所述生长室进行保温处理，保温时长为0.5～2个小时；

保持所述第二腔室的温度不变，以2℃～15℃/小时的降温速率降低所述衬底的温度，当所述衬底的温度比所述第二腔室的温度低10℃～50℃时停止降温；

以25℃～75℃/小时的降温速率降低所述坩埚体的整体温度，并保持所述衬底与所述第二腔室之间的温差不变，并在所述第二腔室的温度处于2050～2250℃时停止降温；

以0.3kPa～3kPa/小时的降压速率降低所述生长室中的气压，当所述生长室中的气压处于0.5～1个大气压时停止降压，并提升所述第一腔室的温度，以及对所述第二腔室进行保温，保温时间为6～20小时；

降低所述坩埚设备的整体温度，得到氮化铝晶体。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氮化铝源为烧结过的呈陶瓷态或多晶态的氮化铝源。