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一種氮化鋁單晶生長方法與流程

文檔序號:11147600閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:包括以下步驟:

(1)將氮化鋁燒結體放入坩堝中,并將所述坩堝置于密閉的爐體中,在所述爐體中設置用于為所述坩堝加熱的加熱機構、用于為所述爐體抽真空的抽真空機構、用于為所述爐體通入高純氮氣的氮氣輸入機構、用于測量所述坩堝溫度的測溫機構;

(2)通過所述氮氣輸入機構向所述爐體中通入高純氮氣至60-90Kpa,同時通過所述加熱機構在3-5小時內將所述坩堝底部加熱至1950-2050℃;

(3)通過所述加熱機構的熱場設計,使所述坩堝底部的溫度高于所述坩堝頂部的溫度;設置使得所述測溫機構包括用于測量所述坩堝頂部溫度的第一測量器、用于測量所述坩堝底部溫度的第二測量器;

(4)通過所述抽真空機構對所述爐體抽真空,使所述爐體中的氣壓降至30-50Kpa,同時通過所述加熱機構在0.5-1.5小時內將所述坩堝底部加熱至2050-2200℃;

(5)調節所述坩堝的上下位置,所述第二測量器的讀數與所述第一測量器的讀數差值為A,所述氮化鋁燒結體頂部至所述坩堝頂部的距離為B,使得:

A/B=1-3℃/mm;

(6)通過所述氮氣輸入機構向所述爐體中通入高純氮氣至40-60Kpa,同時通過所述加熱機構保持所述坩堝底部溫度為2050-2200℃,維持10-150小時;通過物理氣相傳輸法,所述氮化鋁燒結體部分升華后在所述氮化鋁燒結體表面處形成氮化鋁單晶。

2.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(1)中,將氮化鋁粉末放入所述坩堝中,通過所述加熱機構將所述坩堝底部加熱至1900-1950℃,以得到所述氮化鋁燒結體。

3.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(2)中,所述加熱機構在4小時內以8.5-10℃/min的升溫速率將所述坩堝底部溫度加熱至1950-2050℃。

4.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(4)中,所述加熱機構在1小時內以2.5-4℃/min的升溫速率將所述坩堝底部溫度加熱至2050-2200℃。

5.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(5)中,調節所述坩堝的上下位置,使得:A/B=2℃/mm。

6.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(6)中,通過所述加熱機構保持所述坩堝底部溫度為2050-2200℃,維持50-100小時。

7.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(6)中,所述氮化鋁燒結體升華為氣態鋁和氮氣,在所述坩堝頂部和所述氮化鋁燒結體頂部之間溫度梯度的驅動下,所述氣態鋁和所述氮氣在所述氮化鋁燒結體表面處形成所述氮化鋁單晶。

8.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(6)之后,在0-50小時內以0.5-1.5℃/min的降溫速率將所述坩堝降至室溫。

9.根據權利要求1所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:所述坩堝呈圓柱形,所述坩堝由鎢材料制成,所述坩堝的高度為60-100mm,橫截面直徑為50-80mm,厚度為2-4mm。

10.根據權利要求9所述的一種氮化鋁單晶生長方法,其特征在于:在所述步驟(1)中,將所述氮化鋁燒結體放入所述坩堝底部的圓心處,使所述氮化鋁燒結體和所述坩堝內壁之間的距離為5-10mm。

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