[发明专利]导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法

权利要求书

1.导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，包括步骤如下：

(1)向氧化镓单晶生长装置的生长腔中放入铱金坩埚，铱金坩埚的正中央设置有高度为35mm、直径为25mm的铱金柱状模具，将氧化镓胚料装入铱金坩埚中；

(2)完成装炉后，将生长腔抽真空(1-3)×10^-4Pa，充入动态流动气氛；采用中频感应加热方式将氧化镓胚料加热熔化，将熔体过热10-30℃，恒温1-3小时，排除熔体中气泡然后降温至氧化镓胚料完全熔化时的温度，恒温0.5-1.5小时；

(3)在模具温度高于氧化镓熔体熔点1-3℃时，下入氧化镓籽晶，收颈，当籽晶直径收细至1mm时进行放肩，到晶体完全覆盖模具表面，放肩阶段完成，进入等径生长阶段，等径生长沿模具生长，经等径生长后进入收尾阶段，收颈、放肩、等径生长、收尾阶段提拉速度为2-10mm/h；

(4)晶体生长至所需尺寸后，升温20-30℃，恒温30分钟，从熔体中提脱晶体；提脱晶体后，以10-30℃/小时的速率降温到室温，然后在空气或者氧气气氛下高温退火处理，即得氧化镓单晶。

2.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(1)中，铱金坩埚的高度为50mm、直径为50mm。

3.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化镓胚料为氧化镓粉末真空干燥后压成料块制得，真空干燥温度为100-200℃，干燥时间为1-3h，氧化镓粉末纯度≥99.995％。

4.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(2)中，动态流动气氛为含有体积分数为0.8％氧气和99.2％二氧化碳的混合气氛，动态流动气氛的流速为100-300sccm。

5.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(3)中，氧化镓籽晶为β-Ga₂O₃晶体籽晶，氧化镓籽晶选用010、100或者001方向，经切割、超声清洗、干燥后备用。

6.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(3)中，在模具温度高于氧化镓熔体熔点3℃时，下入氧化镓籽晶，使籽晶与铱金柱状模具表面接触，接触10-20分钟后，开始提拉，进行收颈。

7.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，收颈提拉速度为5-9mm/h。

8.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(3)中，收颈控制加热温度高于氧化镓熔体熔点1-3℃，直至籽晶直径收细至1mm。

9.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(3)中，放肩提拉拉速为3-6mm/h。

10.根据权利要求1所述的导模法生长1英寸柱状氧化镓单晶的方法，其特征在于，步骤(3)中，等径生长阶段提拉拉速为4-8mm/h；步骤(4)中，高温退火处理，具体为：将晶体升温至800-1200℃，恒温24-28小时，自然降至室温。