[发明专利]助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统及方法

权利要求书

1.一种助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于包括反应生长单元、原料补给单元、废料回收单元、生长停滞监测单元和控制单元，所述控制单元分别与反应生长单元、原料补给单元、废料回收单元、生长停滞监测单元连接；

所述反应生长单元包括可供反应生长氮化物单晶的反应腔室，所述原料补给单元和废料回收单元分别与所述反应腔室连通，所述原料补给单元至少用于向所述反应腔室提供生长氮化物单晶所需的原料，所述废料回收单元至少用于将反应腔室中的废料导出；

所述生长停滞监测单元至少用于对所述氮化物单晶的生长状态进行监测；以及

所述控制单元至少用于依据所述生长停滞监测单元的监测信号而调控所述原料补给单元、废料回收单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述原料补给单元包括至少一个原料补给腔室和至少一个供气装置，所述原料补给腔室至少用以容置生长氮化物单晶所需的至少一种原料，所述原料补给腔室通过送料管路与所述反应腔室连通；

所述供气装置经第一导气管路与所述原料补给腔室连通，并至少用于向所述原料补给腔室提供惰性气体，而在所述原料补给腔室与反应腔室之间形成第一气压差，所述第一气压差能够驱使所述原料补给腔室中的原料流入所述反应腔室；

优选的，所述送料管路从反应腔室底部进入所述反应腔室，且送料管路的出料口远离氮化物单晶的外延面。

3.根据权利要求2所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述送料管路中还设置有流速计，所述流速计至少用于监测流经所述送料管路的原料的均匀性。

4.根据权利要求2所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述原料补给腔室内还设置有搅拌装置；优选的，所述搅拌装置还与转速监测、调节装置连接，所述转速监测、调节装置还与所述控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述原料补给单元包括多个原料补给腔室，所述多个原料补给腔室分别用于容置生长氮化物单晶不同结构层所需的至少一种原料。

6.根据权利要求1所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述废料回收单元包括至少一个废料回收腔室和至少一个抽气装置，所述废料回收腔室至少用以容置生长反应腔室中废料，所述废料回收腔室通过排料管路与所述反应腔室连通；

所述抽气装置经第二导气管路与所述废料回收腔室连通，并至少用于将所述废料回收腔室中的气体抽出，而在所述废料回收腔室与反应腔室之间形成第二气压差，所述第二气压差能够驱使所述反应腔室中废料流入所述废料回收腔室；

优选的，所述排料管路的进料口设于所述反应腔室底部。

7.根据权利要求1所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统，其特征在于：所述生长停滞监测单元包括X射线生长监测装置。

8.一种助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的方法，其特征在于包括：

提供如权利要求1-7中任一项所述的助熔剂法连续生长大尺寸高质量氮化物单晶的系统；

在反应生长单元的反应腔室中装入生长氮化物单晶所需的原料，并调控生长条件，进行氮化物单晶的生长；

以生长停滞监测单元监测氮化物单晶的生长状态，并据此判断是否需要以废料回收单元将反应腔室内的废料导出和/或以原料补给单元向所述反应腔室输入生长氮化物单晶所需的原料，从而使氮化物单晶连续生长至达到所需的规格。