[发明专利]一种提高AlN单晶质量的装置和方法

权利要求书

1.一种提高AlN单晶质量的装置，其特征在于，包括：底座(1)、钽坩埚(2)、多晶片(4)、导流罩(5)、籽晶(6)、碳化钽片(7)和上盖(8)，所述钽坩埚(2)安装在底座(1)与上盖(8)之间，在钽坩埚(2)的顶部开口上盖合有碳化钽片(7)，其在碳化钽片(7)内壁上粘贴有籽晶(6)；所述多晶片(4)和导流罩(5)位于钽坩埚(2)内，在钽坩埚(2)内壁上加工有阶梯状台肩，阶梯状台肩与钽坩埚(2)内底之间形成长晶区，所述长晶区用来放置长晶粉料(3)，所述多晶片(4)放置在长晶粉料(3)上，所述导流罩(5)安装在阶梯状台肩上，用来将长晶粉料(3)生成的气体导向籽晶(6)的中心处。

2.如权利要求1所述的一种提高AlN单晶质量的装置，其特征在于：所述导流罩(5)为上截面小于下截面的正圆台型，导流罩(5)顶部导流孔的内径小于籽晶(6)的外径，导流罩(5)底部导流孔的内径大于多晶片(4)的外径。

3.如权利要求1或2所述的一种提高AlN单晶质量的装置，其特征在于：所述多晶片(4)为圆形氮化铝多晶体，其与长晶区的钽坩埚(2)内壁为间隙配合。

4.如权利要求3所述的一种提高AlN单晶质量的装置，其特征在于：所述间隙为5-10mm。

5.一种提高AlN单晶质量的方法，采用权利要求1-4任一项所述的装置进行制备，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、将钽坩埚(2)与底座(1)进行装配，将长晶粉料(3)倒入钽坩埚(2)内，并使长晶粉料(3)铺平；

步骤2、将多晶片(4)压在长晶粉料(3)上，再将导流罩(5)放置到钽坩埚(2)的阶梯状台肩上，并使多晶片(4)、导流罩(5)与钽坩埚(2)同轴设置，然后将带有籽晶(6)的碳化钽片(7)盖在钽坩埚(2)的顶部开口上，最后将上盖(8)盖在碳化钽片(7)上，通过多晶片(4)来抑制长晶粉料(3)在结晶过程中的无序挥发，同时还能吸收长晶粉(3)中的杂质，挥发的气体只能沿多晶片(4)与钽坩埚(2)内壁之间预留的间隙进行边缘升华，升华后的气体再通过导流罩(5)集中导向籽晶(6)的中心；

步骤3、先将装置放入生长炉内，并进行抽真空处理，然后向炉内充氮气，将炉内压力控制在600-700torr，最后将炉内加热至2000-2100℃；

步骤4、单晶的生长时间为100-140小时。