[发明专利]一种可视三温区硒化镓单晶生长装置及生长方法

权利要求书

1.利用可视三温区硒化镓单晶生长装置生长硒化镓单晶的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、用王水将石英管和盛多晶料的PBN舟浸泡，然后用超纯水清洗后，烘干；

二、将PBN舟用硒化镓多晶料充满，再将硒化镓籽晶放在PBN舟的一端；

三、在石英管内固定放置高度不同的第一支柱和第二支柱，再将盛料的PBN舟架在第一支柱和第二支柱上，使PBN舟放置硒化镓籽晶的一侧向下倾斜5°～6°，再对石英管抽真空，当石英管内真空度≤10^-5Pa后，用氢氧火焰密封石英管；

四、利用可视三温区硒化镓单晶生长装置进行生长，该可视三温区硒化镓单晶生长装置包括外套筒(1)、内套筒(2)、加热电阻丝(3)、环形腔(4)、反射膜(5)、测温热电偶(6)、端盖(7)和保温塞(8)；其中反射膜(5)附于外套筒(1)的内壁；内套筒(2)置于外套筒(1)中，外套筒(1)和内套筒(2)之间的区域为环形腔(4)，加热电阻丝(3)设置在环形腔(4)中，端盖(7)设置在环形腔两端；加热电阻丝(3)分成三组，每组加热电阻丝控制的区域内设置测温热电偶(6)；保温塞(8)设置在内套筒的两端；外套筒(1)与内套筒(2)的材质为石英；环形腔(4)为真空腔；环形腔(4)内的真空度为10^-2～10^-3Pa；反射膜(5)为镀在外套筒(1)内壁的金膜，金膜的厚度为5～20nm；加热电阻丝(3)的直径是2.5～3mm，电阻丝的匝间距是10～12mm；内套筒(2)的长径比为(10～20)：1；

将密封的石英管放在可视三温区硒化镓单晶生长装置中部的中温区，硒化镓籽晶一侧指向低温区，硒化镓多晶料一侧指向高温区；以350～360℃/h的速率将内套筒(2)内中温区的温度升高到T₁℃，调节三个温区的温度，使纵向的温度梯度达到1～3℃/cm；其中T₁＝T₀－(2～3)℃，T₀为籽晶熔点；即T₁比籽晶熔点低2～3℃；

五、保持三个温区纵向的温度梯度为1～3℃/cm的条件下，将中温区以0.2～0.3℃/h的速率缓慢升温达到籽晶熔点T₀并保持，直至籽晶部分熔化且多晶料全部熔化；

六、保持三个温区纵向的温度梯度为1～3℃/cm的条件下，将低温区、中温区和高温区同时以0.2～0.3℃/h的速率降温至T₂℃并保持至熔体完全固化；其中T₂＝T₀－(23～33)℃；即T₂比籽晶熔点低23～33℃；

七、保持三个温区纵向的温度梯度为1～3℃/cm的条件下，将低温区、中温区和高温区同时以4～5℃/h降温到室温，得到硒化镓单晶。

2.根据权利要求1所述的利用可视三温区硒化镓单晶生长装置生长硒化镓单晶的方法，其特征在于步骤一中PBN舟用王水浸泡的时间是15～24h。

3.根据权利要求1或2所述的利用可视三温区硒化镓单晶生长装置生长硒化镓单晶的方法，其特征在于步骤五中籽晶部分熔化且多晶料全部熔化所需要的时间为24～36小时。

4.根据权利要求1或2所述的利用可视三温区硒化镓单晶生长装置生长硒化镓单晶的方法，其特征在于步骤六熔体完全固化需要的时间为5～7天。