[实用新型]一种用于导模法生长氧化镓单晶的导模板

说明书

本实用新型提供了一种用于导模法生长氧化镓单晶的导模板，属于氧化稼单晶生长技术领域。本实用新型的导模板包括第一侧板和第二侧板，每个侧板的上端面到该侧板内平面之间通过弧面光滑过渡连接；两个侧板的两个弧面镜面对称形成钝角开口的V型弧面槽。本实用新型还优选设置导模板的出料口到导模板上口的垂直距离与单个侧板的厚度之比在0.3～0.9范围内。本实用新型的设计改善了导模板局部温度，有利于熔体通过自身表面张力向上爬升并在模具口形成较为理想的固‑液界面；同时有利于晶体拉制，改善单晶的表面粗糙度，降低了后期加工难度，节约了成本。

技术领域

本发明属于氧化稼单晶生长技术领域，特别涉及适合用于导模法生长氧化稼晶体的导模板。

背景技术

β-Ga₂O₃单晶以其超宽带隙、高击穿场强、低能耗、高稳定性等优势，在高温、高频、大功率电力电子器件领域有着广泛的应用前景。同时基于材料极高的紫外光透光率，氧化稼单晶在日盲紫外探测器等航空和军事等方面也具有非常重要的应用前景。高质量的β-Ga₂O₃单晶的人工合成技术已成为当前德国、日本、美国等国家的研究热点和竞争重点，也是我国科学研究的重要领域。

用于生长β-Ga₂O₃单晶的方法多种多样，各种生长方法之间互有利弊。但是由于氧化镓熔点较高(1740-1820℃)、晶体生长的各向异性强、导热性差、容易分解、导致单晶生长过程中温场变量多，大尺寸单晶生长技术很难突破，限制了其应用。其中，导模法是利用金属模具的毛细现象通过铱模具引导氧化镓熔体，单晶的外形由铱模具的形状限定而得到理想中的产品的方法。导模法生长的晶体降低了晶体的加工难度，同时减少了原料的浪费，经济效益显著，是当前人工生长β-Ga₂O₃单晶最具潜力的方法之一。

导模板是采用导模法制备β-Ga₂O₃单晶的核心部件之一，直接影响产品的质量。这主要是因为在单晶生长过程中氧化镓熔体通过与导模板之间的浸润性从供料缝底部上升至模具口。由于单晶生长过程中的固-液界面的位置与形状由温度分布决定，固-液界面的位置和形状就是温度为熔体熔点的那个等温面的位置和形状，平面状的固-液界面在单晶生长中最为理想，但是生长单晶尺寸越大，越难获得。目前较常用的导模板是采用两片等宽结构的平板铆接，中间缝隙构成主供料缝，两片导模板上端的模具口到出料口为斜面构成的凹陷的V型槽。由于V型槽斜面和导模板内侧平面在出料口存在突变棱边，在单晶生长过程中熔体通过表面张力爬升时局部存在温度突变，并且如果V型槽开口夹角小于90°，出料口距离模具口高度过大，不利于熔体沿模具内壁爬行，也不利于在模具口形成较为理想的固-液界面。同时，提拉单晶过程中熔体与导模板棱边接触时会增加单晶表面粗糙度，从而使生长出的晶体品质下降。随着β-Ga₂O₃单晶产量的日趋扩大及生长大尺寸晶体的需要，现迫切需要改进导模板的设计，使其更有利于晶体的拉制过程中，使得操作方便、节约成本。

发明内容

针对现有导模法生长氧化镓单晶时存在由于V型槽斜面和导模板内侧平面在出料口存在突变棱边，不利于熔体沿模具内壁爬行，也不利于在模具口形成较为理想的固-液界面的问题，本实用新型提供了一种用于导模法生长氧化镓单晶的导模板。

本实用新型提供的一种用于导模法生长氧化镓单晶的导模板，包括第一侧板和第二侧板，两侧板镜面对称，并且通过螺栓固定为一体，两侧板中间的缝隙构成主供料缝。第一侧板的上端面到第一侧板内平面之间通过弧面A光滑过渡连接；第二侧板的上端面到第二侧板内平面之间通过弧面B光滑过渡连接，弧面A和弧面B镜面对称形成V型弧面槽；V型弧面槽为钝角开口。

所述的V型弧面槽的夹角范围为95°～160°。

所述的导模板的出料口到导模板上口的垂直距离与单个侧板的厚度之比的取值范围为[0.3,0.9]。