[实用新型]一种高纯碳化硅的制备装置

说明书

本实用新型公开了一种高纯碳化硅的制备装置，涉及高纯材料的生长领域。本实用新型中：圆柱形石墨桶发热体的底部连接有石墨管；石墨管与真空室的进气口相连接；圆柱形石墨桶的内部放置有若干块高度相同的石墨垫块；石墨坩埚置于圆柱形石墨桶内的石墨垫块上；进气口、石墨管以及石墨坩埚和圆柱形石墨桶之间的空腔构成阻止真空腔中的气体进入石墨坩埚内的隔离层。本实用新型保证了生长过程中石墨坩埚和空气完全隔绝，避免了真空室内在高温条件下释放出的微量氮气进入石墨坩埚并掺入生长的碳化硅中导致的晶体电阻率的降低，从而获得高纯半绝缘碳化硅晶体。

技术领域

本实用新型涉及高纯材料的生长领域，尤其涉及一种高纯碳化硅的制备装置。

背景技术

碳化硅(SiC)具有高热导率、高饱和电子迁移率、高击穿电场和高硬度，适合于制作需要在大功率或者高温下操作的高压、高频电子器件以及莫桑钻等装饰品。半绝缘SiC材料是GaN/SiC微波HEMT器件的首选衬底，对SiC 器件的制作有非常重要的意义。生长高纯半绝缘碳化硅晶体的关键在于降低浅施主、浅受主能级的数量，提高电阻率。但是由于坩埚、粉料、保温材料中不可避免地含有微量Al、B等杂质，并且，生长过程中空气中的N 元素会大量掺入生长的晶体，它们在晶体中形成大量的浅能级，使得高纯半绝缘碳化硅晶体的生长存在很大的难度。

通过使用高纯石墨坩埚、高纯粉料、高纯保温材料，可以有效地降低 Al、B等杂质浓度，减少部分的浅能级。但是常规的生长设备的密封性有限，漏率一般在10^-5Pa·L/s，在接近真空的生长化境下进行长达50小时以上的晶体生长，从大气中进入腔内的氮气量很大，很难减少掺入晶体中N元素的含量，成为制约生长高纯半绝缘晶体的主要因素。若采用现有的晶体生长装置，采取常规PVT工艺的生长方法，可以生长得到的晶体的电阻率一般小于10⁴Ω·cm。另外，在高纯碳化硅粉末的制备也存在同样的问题。碳化硅粉末的制备主要采用自蔓延方法，但是在制备过程中也存在掺入粉体中的N元素量很难减少等问题，同样影响生长的碳化硅粉体的纯度。

本专利采用坩埚和发热体构成的气体夹层有效阻止杂质气体进入生长坩埚中；采用夹层隔绝了在高温时从炉体璧上缓慢释放出来的气体进入坩埚中。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高纯碳化硅的制备装置，避免了真空室内在高温条件下释放出的微量氮气进入石墨坩埚并掺入生长的碳化硅中导致的降低晶体电阻率。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种高纯碳化硅的制备装置，该生长装置包括：真空室、感应线圈、石墨毡、圆柱形石墨桶和石墨坩埚，圆柱形石墨桶的底部连接有石墨管；石墨管与真空室的进气口相连接；圆柱形石墨桶的内部放置有若干块高度相同的石墨垫块；石墨坩埚置于圆柱形石墨桶内的石墨垫块上；进气口、石墨管以及石墨坩埚和圆柱形石墨桶之间的空腔构成阻止真空腔中的气体进入石墨坩埚内的隔离层。

作为本实用新型的一种优选技术方案，圆柱形石墨桶为发热体。

作为本实用新型的一种优选技术方案，圆柱形石墨桶内的石墨垫块的高度为1-100毫米。

作为本实用新型的一种优选技术方案，石墨坩埚顶部设有一个石墨坩埚盖，石墨坩埚盖上开设有出气口。

作为本实用新型的一种优选技术方案，石墨坩埚顶部通过螺纹与测温管相连。

作为本实用新型的一种优选技术方案，石墨坩埚内装有粒径100微米或300微米的碳化硅粉末。

作为本实用新型的一种优选技术方案，与进气口连接的石墨管道内侧表面镀有碳化钽或碳化硅或碳化钛。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：