[发明专利]一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法

权利要求书

1.一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在水冷铜管坩埚底部放置β-Ga₂O₃籽晶，在水冷铜管坩埚中堆积高纯Ga₂O₃圆球状原料形成原料堆；或者在水冷铜管坩埚内放置氧化锆陶瓷坩埚，在氧化锆陶瓷坩埚底部放置β-Ga₂O₃籽晶，在氧化锆陶瓷坩埚中堆积高纯Ga₂O₃圆球状原料形成原料堆；

(2)启动高频感应线圈的加热电源，将两根石墨棒插入原料堆中并保持两根石墨棒下端的初始间距为5～20mm；升高石墨棒的加热功率至石墨棒之间产生电火花，石墨棒起燃使周围的高纯Ga₂O₃圆球状原料熔融，形成熔体；

(3)控制两根石墨棒下端的间距和石墨棒的加热功率，熔体体积不断增大，直到达到高纯Ga₂O₃圆球状原料启动熔体体积，收起石墨棒；

(4)熔体在高频感应线圈的作用下持续发热，向熔体中投入高纯Ga₂O₃圆球状原料，使新投入的高纯Ga₂O₃圆球状原料充分熔化，熔体体积进一步扩大，直至籽晶与熔体充分熔接；

(5)熔体稳定30～60分钟后，将水冷铜管坩埚以0.5～5mm/h速度逐渐下降，晶体自籽晶处逐步向上结晶生长，此过程中熔体外部由原料形成的冷坩埚熔壳的位置保持不变；

(6)晶体生长结束后，缓慢降温退火，冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法，其特征在于：所述高纯Ga₂O₃圆球状原料为直径1～3mm的圆球颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法，其特征在于：高频感应线圈的加热频率为0.5～2MHz，功率为50～200kw。

4.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法，其特征在于：所述冷坩埚包括坩埚支撑柱(1)、设置于坩埚支撑柱(1)顶部的水冷铜管坩埚(2)、环设于水冷铜管坩埚(2)外侧壁的高频感应线圈(4)；或者所述冷坩埚包括坩埚支撑柱(1)、水冷铜管坩埚(2)、氧化锆陶瓷坩埚(3)、高频感应线圈(4)；所述水冷铜管坩埚(2)固定于坩埚支撑柱(1)顶部；所述水冷铜管坩埚(2)内设有耐火砖(5)，所述氧化锆陶瓷坩埚(3)置于耐火砖(5)顶部；所述高频感应线圈(4)环设于水冷铜管坩埚(2)外侧壁。

5.根据权利要求4所述的一种氧化镓晶体冷坩埚生长方法，其特征在于：所述氧化锆陶瓷坩埚的直径为40～160mm，从而减少原料用量。

6.一种用于生长氧化镓晶体的冷坩埚，其特征在于：包括坩埚支撑柱(1)、设置于坩埚支撑柱(1)顶部的水冷铜管坩埚(2)、环设于水冷铜管坩埚(2)外侧壁的高频感应线圈(4)；或者，包括坩埚支撑柱(1)、水冷铜管坩埚(2)、氧化锆陶瓷坩埚(3)、高频感应线圈(4)；所述水冷铜管坩埚(2)固定于坩埚支撑柱(1)顶部；所述水冷铜管坩埚(2)内设有耐火砖(5)，所述氧化锆陶瓷坩埚(3)置于耐火砖(5)顶部；所述高频感应线圈(4)环设于水冷铜管坩埚(2)外侧壁。