到氮化鎵生長的要求。而當(dāng)反應(yīng)釜20底部的原材料溶液中的金屬鎵在反應(yīng)中被消耗導(dǎo)致含量逐漸降低時，相應(yīng)地調(diào)節(jié)流量開關(guān)12以控制金屬鎵的流量，使進(jìn)入反應(yīng)釜的金屬鎵與反應(yīng)消耗的金屬鎵等量，反應(yīng)狀態(tài)達(dá)到動態(tài)平衡，在預(yù)先設(shè)定的生長習(xí)性下進(jìn)行氮化鎵體單晶材料的生長，實現(xiàn)生長全過程原材料配比與晶體生長習(xí)性的有效調(diào)控。
[0026]實施例二，如附圖2所示，一種氮化物體單晶材料的生長裝置，包括提供晶體生長的反應(yīng)釜20與提供N源的氮氣罐30，氮氣罐30通過管路與反應(yīng)釜20連接，反應(yīng)釜20內(nèi)底部放置有原材料溶液21與晶種模版22，還包括帶有金屬源43的金屬源預(yù)加熱區(qū)40，該金屬源預(yù)加熱區(qū)40通過加熱器加熱，該金屬源預(yù)加熱區(qū)40上設(shè)有出口端，該出口端上設(shè)有用于調(diào)控金屬流量的開關(guān)41，金屬源預(yù)加熱區(qū)40設(shè)在反應(yīng)釜20外且出口端與反應(yīng)釜連接，金屬源預(yù)加熱區(qū)40內(nèi)的金屬源43經(jīng)出口流至反應(yīng)釜內(nèi)，金屬源預(yù)加熱區(qū)40通過管路與氮氣罐30連通。金屬源預(yù)加熱區(qū)40的出口端內(nèi)設(shè)置有用于過濾未溶解金屬及雜質(zhì)的過濾器42，該過濾器42—般為網(wǎng)狀過濾器。在本實施例二中，只在反應(yīng)釜外部設(shè)置一個金屬源預(yù)加熱區(qū)。
[0027]本實施例二與實施例一的區(qū)別在于，將金屬源預(yù)加熱區(qū)設(shè)置在反應(yīng)釜外部?？刂粕L時，當(dāng)反應(yīng)釜20中氮氣壓力和溫度達(dá)到氮化鎵生長的條件時，才打開流量開關(guān)41，并控制好流量，使金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的液態(tài)金屬鎵43通過網(wǎng)狀過濾器42進(jìn)入反應(yīng)釜20底部，同時，旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜20使金屬鎵與金屬鈉混合均勻，使反應(yīng)體系達(dá)到氮化鎵生長的要求。而當(dāng)反應(yīng)釜20底部的原材料溶液中的金屬鎵在反應(yīng)中被消耗導(dǎo)致含量逐漸降低時，相應(yīng)地調(diào)節(jié)流量開關(guān)41以控制金屬鎵的流量，使進(jìn)入反應(yīng)釜的金屬鎵與反應(yīng)消耗的金屬鎵等量，反應(yīng)狀態(tài)達(dá)到動態(tài)平衡，在預(yù)先設(shè)定的生長習(xí)性下進(jìn)行氮化鎵體單晶材料的生長，實現(xiàn)生長全過程原材料配比與晶體生長習(xí)性的有效調(diào)控。
[0028]實施例三，如附圖3所示，本實施例與實施例二基本相同，區(qū)別在于在反應(yīng)釜20外部設(shè)置有第一金屬源預(yù)加熱區(qū)40和第二金屬源預(yù)加熱區(qū)50共兩個，并且該兩個金屬源預(yù)加熱區(qū)并列設(shè)置，分別通過管路與與氮氣罐連通。兩個金屬源預(yù)加熱區(qū)的結(jié)構(gòu)一樣，第一金屬源預(yù)加熱區(qū)40上設(shè)有開關(guān)41和過濾器42，第二金屬源預(yù)加熱區(qū)50上設(shè)有開關(guān)51和過濾器52。兩個金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的金屬源設(shè)置為不同，第一金屬源預(yù)加熱區(qū)40內(nèi)的金屬源43為金屬稼，第二金屬源預(yù)加熱區(qū)50內(nèi)的金屬源53為金屬鈉。
[0029]在晶體生長過程中，當(dāng)反應(yīng)釜20中氮氣壓力和溫度達(dá)到氮化鎵生長的條件時，打開兩個金屬源預(yù)加熱區(qū)的開關(guān)，使兩個金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的液態(tài)金屬源流入反應(yīng)釜底部，根據(jù)實驗要求控制好流量與配比，同時，旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜使金屬鎵與金屬鈉混合均勻，反應(yīng)體系達(dá)到氮化鎵生長的要求。當(dāng)反應(yīng)釜底部的原材料溶液中金屬鎵在反應(yīng)中被消耗含量逐漸降低時，相應(yīng)地調(diào)節(jié)第一金屬源預(yù)加熱區(qū)的開關(guān)以控制金屬鎵的流量，使進(jìn)入反應(yīng)釜的金屬鎵與反應(yīng)消耗的金屬鎵等量，反應(yīng)狀態(tài)達(dá)到動態(tài)平衡，在預(yù)先設(shè)定的生長習(xí)性下進(jìn)行氮化鎵體單晶材料的生長，實現(xiàn)生長全過程原材料配比與晶體生長習(xí)性的有效調(diào)控。
[0030]此外，在以上的三個實施例中，調(diào)控金屬流量的開關(guān)為電子管段式流量開關(guān)，或者是擋片式流量開光，或者是表顯流量開關(guān)。反應(yīng)釜底部的晶種模版是藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底，或者是相應(yīng)的氮化物自支撐襯底，或者是生長于異質(zhì)襯底上的氮化物復(fù)合襯底；所述的襯底可以是c面或非極性面或半極性面。金屬源為金屬鎵、金屬鋁、金屬銦、堿金屬和堿土金屬中的一種或一種以上。而且對于金屬源預(yù)加熱區(qū)的加熱器的選擇，可以為于電阻加熱、射頻加熱或紅外加熱，或者其他加熱方式，此處的加熱為公知常識，在此不再詳細(xì)贅述。
[0031]需要說明的是，以上所述并非是對本實用新型技術(shù)方案的限定，在不脫離本實用新型的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種氮化物體單晶材料的生長裝置，包括提供晶體生長的反應(yīng)釜與提供N源的氮氣罐，氮氣罐通過管路與反應(yīng)釜連接，反應(yīng)釜內(nèi)底部放置有原材料溶液與晶種模版，其特征在于，還包括帶有金屬源的金屬源預(yù)加熱區(qū)，該金屬源預(yù)加熱區(qū)通過加熱器加熱，該金屬源預(yù)加熱區(qū)上設(shè)有出口端，該出口端上設(shè)有用于調(diào)控金屬流量的開關(guān)，金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的金屬源經(jīng)出口流至反應(yīng)釜內(nèi)，該金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)置在反應(yīng)釜中且通過管路與氮氣罐連通，該金屬源預(yù)加熱區(qū)設(shè)在反應(yīng)釜內(nèi)的原材料溶液和晶種模板所在位置的其他區(qū)域。
2.一種氮化物體單晶材料的生長裝置，包括提供晶體生長的反應(yīng)釜與提供N源的氮氣罐，氮氣罐通過氣管與反應(yīng)釜連接，反應(yīng)釜內(nèi)底部放置有原材料溶液與晶種模版，其特征在于，還包括帶有金屬源的金屬源預(yù)加熱區(qū)，該金屬源預(yù)加熱區(qū)通過加熱器加熱，該金屬源預(yù)加熱區(qū)上設(shè)有出口端，該出口端上設(shè)有用于調(diào)控金屬流量的開關(guān)，金屬源預(yù)加熱區(qū)設(shè)在反應(yīng)釜外且出口端與反應(yīng)釜連接，金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的金屬源經(jīng)出口流至反應(yīng)釜內(nèi)，金屬源預(yù)加熱區(qū)通過管路與氮氣罐連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化物體單晶材料的生長裝置，其特征在于，所述金屬源預(yù)加熱區(qū)的出口端內(nèi)設(shè)置有用于過濾未溶解金屬及雜質(zhì)的過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化物體單晶材料的生長裝置，其特征在于，所述金屬源預(yù)加熱區(qū)至少設(shè)置一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化物體單昌材料的生長裝置，其特征在于，所述調(diào)控金屬流量的開關(guān)為電子管段式流量開關(guān)，或者是擋片式流量開光，或者是表顯流量開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物體單晶材料的生長裝置，其特征在于，所述置在反應(yīng)釜底部的晶種模版是藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底，或者是相應(yīng)的氮化物自支撐襯底，或者是生長于異質(zhì)襯底上的氮化物復(fù)合襯底；所述的襯底可以是c面或非極性面或半極性面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物體單晶材料的生長裝置，其特征在于，所述金屬源為金屬鎵、金屬鋁、金屬銦、堿金屬和堿土金屬中的一種或一種以上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種氮化物體單晶材料的生長裝置，包括提供晶體生長的反應(yīng)釜與提供N源的氮氣罐，氮氣罐通過管路與反應(yīng)釜連接，反應(yīng)釜內(nèi)底部放置有原材料溶液與晶種模版，還包括帶有金屬源的金屬源預(yù)加熱區(qū)，該金屬源預(yù)加熱區(qū)通過加熱器加熱，該金屬源預(yù)加熱區(qū)上設(shè)有出口端，該出口端上設(shè)有用于調(diào)控金屬流量的開關(guān)，金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)的金屬源經(jīng)出口流至反應(yīng)釜內(nèi)，該金屬源預(yù)加熱區(qū)內(nèi)置在反應(yīng)釜中或者單獨設(shè)置在反應(yīng)釜外部，且該金屬源預(yù)加熱區(qū)通過管路與氮氣罐連通。本實用新型有效克服了傳統(tǒng)反應(yīng)釜無法實現(xiàn)生長習(xí)性調(diào)控的缺點，提高氮化物體單晶材料的晶體質(zhì)量和產(chǎn)率。
【IPC分類】C30B29-38
【公開號】CN204608217
【申請?zhí)枴緾N201520270379
【發(fā)明人】巫永鵬, 劉南柳, 汪青, 羅睿宏, 李成明, 李順峰, 張國義
【申請人】北京大學(xué)東莞光電研究院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月30日