[发明专利]一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置及方法，属于晶体生长领域。通过使用简单的装置来制备晶体生长用的原料，达到纯化的目的。包括压力组合、炉壳、坩埚顶盖、陶瓷盖、陶瓷坩埚、电机、支撑杆、托盘、外坩埚、垫圈和钨加热器，炉壳的下部设置有电机，电机的输出端与位于炉壳内部的支撑杆连接，支撑杆的上端与托盘固定连接，托盘的上部设置有外坩埚，外坩埚的内部设置有陶瓷坩埚，陶瓷坩埚的上部设置有陶瓷盖，坩埚顶盖设置在外坩埚的上侧，垫圈位于外坩埚和坩埚顶盖之间，垫圈设置在陶瓷盖外侧，压力组合设置在坩埚顶盖上侧，压力组合与炉壳建立连接，炉壳内部设置有钨加热器，钨加热器位于外坩埚的外侧。

技术领域

本发明涉及一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置及方法，属于晶体生长领域。

背景技术

氮化铝粉体作为是制备氮化铝晶体材料的前提，氮化铝的制备及其纯度和性质对晶体生长非常得要，目前制备氮化铝高纯粉体的装备和方法一般需要进行预处理和后处理才可以得到相对纯度高的粉体，这些方法都存在自身或多或少的缺陷，比如产物结块、反应时间长、温度高、原料昂贵、产率低、甚至一些方法(等离子法)制备氮化铝粉末生产耗能大、设备复杂而且昂贵等。

基于上述问题，亟需提出一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置及方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置及方法，其目的是通过使用简单的装置来制备晶体生长用的原料，达到纯化的目的。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的装置，包括压盖机构、炉壳、坩埚顶盖、陶瓷盖、陶瓷坩埚、电机、支撑杆、托盘、外坩埚、垫圈和钨加热器，炉壳的下部设置有电机，电机的输出端与位于炉壳内部的支撑杆连接，支撑杆的上端与托盘固定连接，托盘的上部设置有外坩埚，外坩埚的内部设置有陶瓷坩埚，陶瓷坩埚的上部设置有陶瓷盖，坩埚顶盖设置在外坩埚的上侧，垫圈位于外坩埚和坩埚顶盖之间，垫圈设置在陶瓷盖外侧，压盖机构设置在坩埚顶盖上侧，压盖机构与炉壳建立连接，炉壳内部设置有钨加热器，钨加热器位于外坩埚的外侧。

优选的：所述压盖机构包括驱动电机、蜗轮、蜗杆、丝杆、连接座和压力头，驱动电机的输出端与蜗轮连接，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆与丝杆啮合，丝杆与连接座螺纹连接，连接座与压力头固定连接，压力头位于坩埚顶盖上侧，压力头与炉壳滑动连接。

优选的：所述坩埚顶盖、支撑杆、托盘、外坩埚和垫圈的材质为钨。

优选的：所述陶瓷盖和陶瓷坩埚的材质为氮化铝。

优选的：还包括混合物，所述混合物由氮化铝陶瓷球、氧化铝粉和碳粉组成，混合物放置在陶瓷坩埚内，碳粉和氧化铝粉的摩尔比例3：1。

一种用于制备PVT法氮化铝单晶生长用粉料的方法，包括以下步骤：

步骤一：取碳粉和氧化铝粉适量装入陶瓷坩埚，盖上陶瓷盖，向陶瓷坩埚内通入氮气，并保证陶瓷坩埚内压力达到2－20Mpa以上；

步骤二：钨加热器打开，使碳粉和氧化铝粉升温至1500－1600℃，保持温度10－60小时，此时垫圈在高温下膨胀，顶在陶瓷盖和陶瓷坩埚之间，实现自密封，并在高温的作用下，在过量的碳和氮的作用下，Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)＝2Al N(s)+3CO(g)的反应向正右进行；

步骤三：降温到600－700℃，垫圈收缩，使过量的碳从恢复半封闭的陶瓷坩埚扩散，再次抽真空带走；