[发明专利]一种生长GZO(ZnO:Ga)晶体的方法

摘要

一种生长GZO(ZnO:Ga)晶体的方法，属于晶体生长技术领域。首先要制备出致密、均匀、单相优质料棒，其次是优化出助熔剂成分及配比，再次是得出移动助熔剂光学浮区法生长该系列单晶的生长功率、生长速度、料棒和籽晶转速等最佳工艺参数。本发明得到的晶体结晶质量高，生长方向固定，电学性质优异。

主权项

一种生长GZO晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将粉料ZnO,Ga₂O₃按ZnO:x wt％Ga₂O₃化学计量比进行配料，其中x＝0‐1.0，球磨烘干、200目过筛；(2)将(1)中制得的粉料装入长条橡胶气球中压实、封闭、抽真空，在等静压下制成粗细、致密均匀的素坯棒；(3)将(2)中制得的素坯棒在提拉旋转烧结炉中1250～1300℃保温24h～48h烧结得到致密均匀多晶料棒；(4)将粉料B₂O₃、MoO₃、Nb₂O₅、ZnO按9.3：16.3：6.7：67.7摩尔百分比进行配料，球磨烘干，200目过筛；(5)将(4)中制得的200目过筛后的粉料装入长条橡胶气球中压实封闭，抽真空，在等静压下制成粗细、密度均匀的素坯棒；(6)将(5)中制得的素坯棒在提拉旋转烧结炉中1100℃保温24h烧结得到致密均匀助熔剂多晶料棒；(7)将(6)制得的助熔剂多晶料棒切割成厚度3～5mm的助熔剂横截面圆片；(8)将(3)制得的多晶料棒切取一段代替籽晶绑于下旋转杆托槽处，称为下料棒，使切面水平居中，将助熔剂横截面圆片放在上面，将切剩的多晶料棒悬挂在上旋转杆下作为上料棒，调节至居中，安装上石英管，调节上料棒和助熔剂横截面圆片靠近并处于卤素灯光聚焦区域，以60℃/min的速率升温至助熔剂横截面圆片表面轻度融化，浮区炉卤素灯的输出功率为1028W/h；如图1所示，将上料棒缓慢下降直至与助熔剂横截面圆片对接粘在一起，快速提升上料棒使之带着助熔剂横截面圆片与籽晶分离，以20℃/min的速率升温至上料棒与助熔剂横截面圆片充分熔融，浮区炉卤素灯的输出功率为1100W/h，保温0.5h；将上下料棒对接，待熔区稳定1h，设置它们反向旋转，上旋转速度为250～350rpm,下旋转速度为250～350rpm，设置晶体的生长速度为0.3～0.5mm/h开始生长，浮区炉卤素灯的输出功率为1100～1360W/h；(9)设置降温时间为4.5～10h，将步骤(8)生长出的晶体冷却至室温。