[发明专利]一种氧化镓晶体生长装置及晶体生长方法

权利要求书

1.一种氧化镓晶体生长装置，包括晶体生长炉，所述晶体生长炉设有中空反应腔体，所述反应腔体内设有坩埚和加热系统，其特征在于，所述晶体生长炉连接传动系统，所述传动系统包括籽晶提拉装置、加热系统升降装置，所述加热系统升降装置与所述加热系统连接，所述晶体生长炉连接有抽气系统、冷却系统、进气系统和排气系统，所述传动系统、加热系统、冷却系统、抽气系统、进气系统和排气系统分别与一控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体生长装置，其特征在于，所述籽晶提拉装置包括升降驱动机构、旋转驱动机构、籽晶杆和连接轴，所述籽晶杆的一端贯穿所述晶体生长炉，所述籽晶杆的另一端连接所述连接轴，所述连接轴与所述升降驱动机构连接。

3.根据权利要求2所述的一种氧化镓晶体生长装置，其特征在于，所述连接轴顶端连接一称重装置。

4.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体生长装置，其特征在于，所述加热系统升降装置包括电机，所述电机的输出轴连接导电装置，所述导电装置连接一固定装置，所述固定装置连接所述加热系统。

5.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体生长装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括升降电机和丝杆升降装置，所述升降电机驱动所述丝杆升降装置升降，所述连接轴外侧连接一滑动组件，所述滑动组件与所述丝杆升降装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体生长装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括旋转电机和同步齿形带，所述旋转电机通过同步齿形带和磁流体密封装置驱动所述连接轴旋转。

7.一种氧化镓晶体生长方法，其特征在于，包括如下步骤：

装料：在坩埚中装入氧化镓原料，将籽晶安装在籽晶杆上，将晶体生长炉内抽真空后充入保护气体；

熔融：加热晶体生长炉使氧化镓原料熔融，再通过籽晶杆将籽晶降到模具上方与氧化镓熔体熔接；

提拉：所述提拉包括引晶、放肩和等径生长，提拉籽晶完成引晶过程，让晶体放肩到整个模具大小时，控制温度与提拉速度，让晶体进行等径生长直至其生长完成，快速提拉完成脱模，得到氧化镓晶体；

冷却：晶体生长结束后，冷却至室温。

8.根据权利要求7所述的一种氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述将晶体生长炉内抽真空后充入保护气体包括通过抽气系统把反应腔体和管路抽真空至10Pa，再通过进气系统充入保护气体完成气体置换。

9.根据权利要求8所述的一种氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述保护气体包括氧气、氩气，所述氩气、氧气体积比为20：1-99：1，充气压力小于0.02MPa。

10.根据权利要求7所述的一种氧化镓晶体生长方法，其特征在于，所述引晶过程的提拉速度控制在4-15mm/h，加热系统的提拉速率＜6m/h。