CN103305903A

CN103305903A - 一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法

Info

Publication number: CN103305903A
Application number: CN2013101822935A
Authority: CN
Inventors: 李振荣; 周明斌; 范世*; 徐卓
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: CN103305903B

Abstract

本发明公开了一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，包括：1）在充有保护气体的手套箱中将GaN籽晶或助熔剂和金属镓按照摩尔比1：9～9：1放入坩埚中；2）并将其放入高温高压晶体生长设备中，密封抽真空后充入含氮气体；分两阶段升温至500～900℃，继续通入含氮气体使压力为0～10MPa，在该压力下保温1～100小时；3）按0.1～5mm/d的速率下降坩埚，坩埚下降结束后，再以0.1～5℃/h的降温速率降温至600～300°C以下后，冷却至室温，泄压开炉后取出坩埚，对坩埚中的GaN晶体进行后处理得GaN晶体。该发明将坩埚下降法与助溶剂法结合来生长GaN晶体。

Description

一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，涉及一种晶体的高氮压助熔剂-坩埚下降法生长技术，具体涉及一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法。

背景技术

GaN是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等一起，被誉为是继第一代Ge和Si、第二代GaAs、InP之后的第三代半导体材料。GaN体材料和薄膜的研究与应用成为目前全球半导体研究的前沿和热点。由于直接带隙宽和可调控，GaN在制作蓝光LED及蓝/紫LD，在半导体照明、全彩显示、数据存储等方面具有巨大的发展前景，此外GaN还是制作紫外探测器的良好材料。由于具有化学稳定性好、热传导性能优良、击穿电压高、介电常数低等特点，因此GaN在高温、大功率、高频器件方面的应用也极其引人注目。可以说，GaN具有SiC的耐高压和高温的特性，同时具有GaAs的高频特性，是目前性能最为优异的半导体材料之一。

目前GaN器件的制备仍然以异质外延方法为主，衬底材料主要采用蓝宝石，也有采用SiC或Si等。虽然低温缓冲层、横向外延过生长和表面粗化处理等技术可以部分减少缺陷密度，但这无疑也增加了工艺过程，从而增加技术的复杂性和成本，而且总体来说，这种异质外延总不可避免存在较大晶格失配和热失配，导致外延层具有较高的位错密度，形成缺陷和残余应力，而这种晶格扰动会直接影响器件的光电性能（如寿命和效率），限制了GaN器件性能的进一步提高。若能用从GaN体单晶上切割的晶片作衬底，进行同质外延生长来制备GaN器件，就可解决由异质外延生长所引起的根本问题。

然而，由于GaN的熔点很高（TF≈2500℃）且熔化时的分解压非常大（PM≈4.5GPa），另外在1bar N₂压力下，GaN又容易分解，其分解温度也仅为900°C，因此，诸如提拉法、布里奇曼法等传统晶体生长技术并不适用于GaN单晶生长。

目前生长GaN晶体的主要方法有：氢化物气相外延（HVPE）、高压溶液法（HPNS）、氨热法（Ammonothermal Method）、Na助熔剂法（Na Flux Method）等。HVPE法生长速率高，但晶体会有裂纹和翘曲，成品率低，商业产品内部缺陷10⁵～10⁶cm^-2数量级，能满足现阶段LED器件的要求；HPNS法得到的晶体质量较高，但生长中仍需要高温高压（1400-1500℃,1-2GPa）；氨热法虽然生长温度较低，但生长速率较慢，且较难得到高纯材料，矿化剂、高压釜腐蚀等问题都造成GaN晶体中出现一些金属杂质。而Na助熔剂法自上世纪九十年代末期由Yamane等人发现以来，由于生长条件相对温和生长速率相对较大，近年来发展很快。2012年大阪大学以HPVE法制备的直径为3英寸外延GaN膜为籽晶，生长出高均匀性的、没有开裂的GaN晶片；以六方锥状小籽晶生长出直径大于20mm和高度大于15mm的真正意义上的GaN体单晶。目前Na助熔剂法被认为是一种很有前途的方法。

然而在Na助熔剂法生长GaN晶体过程中，N₂分子在金属Na的作用下，从N₂-Ga-Na体系的气-液界面处不断进入Ga-Na溶液中，并在溶液气液界面附近区域与Ga反应生成GaN，而生成的GaN在Na-Ga溶液中往下传输，形成垂直方向的浓度梯度，且在气-液界面附近处的浓度最大。因此在这种情况下如采用传统缓慢冷却的方法（缓冷法），坩埚上下部同时开始降温，可能会使坩埚上部溶液的过饱和度与下部的相差无几，最终可能很容易造成坩埚上、下部同时析晶，产生大量多晶的后果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术问题提供一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，避免了产生大量多晶的后果，制备了大量的大尺寸GaN晶体，Ga转变为GaN的转化率达到85%。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，包括以下步骤：

1）在充有保护气体的手套箱中将助熔剂和金属镓以摩尔比（1：9）～（9：1）放入坩埚中混合均匀；

2）将装有助熔剂和金属镓的坩埚或将装有GaN籽晶、助熔剂和金属镓的坩埚放入高温高压晶体生长设备中，密封抽真空后充入含氮气体，然后快速升温至500℃～700℃后，再慢速升温至700℃～900℃后，继续通入含氮气体使压力为1～10MPa，在1～10MPa的压力和700℃～900℃的温度下保持1～100小时；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置，按0.1～5mm/d的速率下降坩埚，坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；在高温高压晶体生长设备中，再以0.1～50℃/h的降温速率降温至600℃～300℃以下，自然冷却至室温，泄压开炉后取出坩埚，对坩埚中的GaN晶体进行后处理，得到GaN晶体。

步骤2）中以300℃/h的升温速率快速升温至500℃～700℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温至700℃～900℃。

所述的后处理为：将取出的坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥。

步骤1）中在充有保护气体的手套箱中将摩尔比为（1：9）～（9：1）的助熔剂和金属镓放入坩埚的同时将GaN籽晶放入坩埚中。

所述的高温高压晶体生长设备包括：压力罐，所述压力罐中设置有加热炉，加热炉中设置有控制坩埚升降的升降装置。

步骤2）具体为：将装有助熔剂和金属镓的坩埚或放入到压力罐内的加热炉炉腔中的升降装置上，密封抽真空后充入含氮气体；或将装有GaN籽晶、助熔剂和金属镓的坩埚放入到压力罐内的加热炉炉腔中的升降装置上，密封抽真空后充入含氮气体。

所述的坩埚采用氮化硼坩埚、氧化铝坩埚、氧化钇坩埚、氧化锆坩埚、钽坩埚或碳化钨坩埚；所述的坩埚形状为方柱形或圆柱形中的一种。

所述的助熔剂包括：碱金属、碱土金属、碱金属的氮化物或碱土金属的氮化物的一种或几种；所述碱金属为钠、锂、钾中的一种或几种；碱土金属为镁、钙、锶、钡中的一种或几种。

所述的保护气体为氮气或氩气。

所述的含氮气体为氮气、氨气、由氮气和氩气混合而成的混合气、由氨气和氩气混合而成的混合气、由氮气、氨气和氩气混合而成的混合气的一种或几种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所带来的技术效果包括：

1、将坩埚下降法引入到助熔剂法中，明显抑制了坩埚上方GaN多晶层的形成，提高了GaN晶体的产率，并能在可控的温度、压力条件下生长出较大尺寸的GaN体晶体材料。

2、本发明使坩埚缓慢下降并通过温度梯度区域，结晶从坩埚底端开始，逐渐向上推移，进行晶体生长，可以提高GaN晶体的产率。

3、获得的晶体表面光滑平整、无包裹体，质量较高。

4、坩埚尺寸及形状根据实际需要可调，为生长大尺寸GaN晶体提供必要条件。

5、同时还可通过引入籽晶，实现籽晶诱导的GaN晶体生长，可获得较大尺寸的GaN体晶体。

进一步地，本发明对GaN晶体生长的可控性好，可用于生长大尺寸GaN体晶体材料外，也可用于从高蒸汽压熔体中生长的各种功能晶体材料等。

附图说明

图1为本发明提供的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法的主要工艺流程图；

图2为本发明提供的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法中的高温高压晶体生长设备主体部分结构示意图；

图3为本发明提供的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法得到GaN晶体的光学照片；

图4为本发明提供的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法得到GaN晶体的扫描电镜（SEM）照片；

图5为本发明提供的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法得到GaN晶体的扫描电镜（SEM）照片。

其中，1为压力罐，2为加热炉；3为升降装置；4为坩埚。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

为了生长出大尺寸GaN晶体，当然希望晶体首先只从底部析晶，然后逐步往上推移。虽然采用较大的温度梯度可能会部分解决这种问题，但缓冷法很显然不能根本解决这个问题。

坩埚下降法又称Bridgman法，常用于从熔体中生长晶体。其基本原理是：将要结晶的物料放入特定形状的坩埚后放入生长炉内加热熔化，然后坩埚缓慢下降并通过温度梯度较大区域，结晶从坩埚底端开始，逐渐向上推移，进行晶体生长。

坩埚下降法是现有的晶体生长方法中的主要方法之一。其主要特点如下：

（1）适合大尺寸、多数量晶体的生长。

（2）可加籽晶定向生长晶体，也可以自然成核，依据几何淘汰的原理生长晶体。

（3）可采用封闭的坩埚进行生长，防止由于熔体、掺质的挥发而造成的组分偏离和掺杂浓度下降，并且可以避免有害物质对周围环境的污染。

（4）晶体的形状可以随坩埚的形状而定，适合异型晶体的生长。

（5）操作工艺比较简单，易于实现程序化，自动化。

溶液坩埚下降晶体生长方法与熔体坩埚下降法生长基本相同，通过控制装有溶液的坩埚在一维温度场中的相对运动实现晶体的定向生长。虽然目前Na助熔剂法被认为是一种很有前途的方法。但迄今未见GaN晶体的坩埚下降法生长的研究报道。

本发明提供的一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，首次将坩埚下降法晶体生长技术引入到Na助熔剂法中来制备GaN单体。

实施例1

参照附图1中的工艺过程及附图2中晶体生长设备示意图：

1）在充有氩气的手套箱中分别将摩尔比为：24.9:75.1的金属钠和镓放入氮化硼坩埚中混合均匀；

2）将装有金属钠和镓的氮化硼坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氮气，然后以300℃/h的升温速率快速升温至600℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温到800℃，继续通入纯度高于99.999%的氮气使加热炉2炉腔中的压力达到7MPa，在7MPa的压力和800℃的温度下保持24h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按1.6mm/d的速率下降氮化硼坩埚，氮化硼坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；再以40℃/h降温至300℃以下，切断电源，自然冷却至室温，泄压开炉后取出氮化硼坩埚，将取出的氮化硼坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸等洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在氮化硼坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥。

参见图3、图4，本实施例在自发成核条件下即可得到最大尺寸为3mm的GaN晶体，最终生成的GaN为7.16g，GaN产率达85%以上。其中，图3中1格表示1mm，即1mm/div。

实施例2：

参照附图1中的工艺过程及附图2中晶体生长设备示意图：

1）在充有氩气的手套箱中分别将摩尔比为25:75的金属钠和镓放入Al₂O₃坩埚中混合均匀；

2）将装有金属钠和镓的Al₂O₃坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氮气，然后以300℃/h的升温速率快速升温至600℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温到900℃，继续通入纯度高于99.999%的氮气使加热炉2炉腔中的压力达到7MPa，在7MPa的压力和900℃的温度下保持50h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按2mm/d的速率下降Al₂O₃坩埚，Al₂O₃坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；再以2℃/h降温至600℃以下后，切断电源，自然冷却至室温，泄压开炉后取出Al₂O₃坩埚，将取出的Al₂O₃坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸等洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在Al₂O₃坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥。参见图5可得到大量mm级尺寸的GaN晶体。

实施例3：

参照附图1中的工艺过程及附图2中晶体生长设备示意图：

1）在充氮气的手套箱中分别将比例关系为：1:9的金属锂和镓放入氧化钇坩埚中混合均匀；其中，所述的比例关系为摩尔比；

2）将装有金属锂和镓放的氧化钇坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氨气，然后分两阶段升温：分阶段升温包括低温阶段的快速升温和接近预定保温温度时的慢速升温阶段，以300℃/h的升温速率快速升温至500℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温到700℃，继续通入纯度高于99.999%的氨气使加热炉2炉腔中的压力达到10MPa，在10MPa的压力和700℃的温度下保持100h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按5mm/d的速率下降氧化钇坩埚，氧化钇坩埚下降出温度梯度区后，氧化钇坩埚下降结束；再分阶段降温，所述的分阶段降温包括高温阶段的慢速降温和低温阶段随炉冷却，以10℃/h降温至450℃以下后，切断电源，自然冷却至室温；泄压开炉后取出氧化钇坩埚，将取出的氧化钇坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸等洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在氧化钇坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥处理。

实施例4

参照附图1中的工艺过程及附图2中晶体生长设备示意图：

1）在充有氩气的手套箱中分别将比例关系为6：4的钠与镁的混合物和镓放入碳化钨坩埚中混合均匀；其中，所述的比例关系为摩尔比；

2）将装有镁和镓的碳化钨坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氮气与氩气的混合气体，其中氩气与氮气的比值为（0～1）：1；分两阶段升温：以300℃/h的升温速率快速升温至700℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温到900℃，再次通入高纯氮气与氩气的混合气体使加热炉2炉腔中的压力达到5MPa，在5MPa的压力和900℃的温度下保持1h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按0.1mm/d的速率下降碳化钨坩埚，碳化钨坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；再以0.1℃/h降温至600℃以下后，切断电源，自然冷却至室温，泄压开炉后取出碳化钨坩埚，将取出的碳化钨坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸等洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在碳化钨坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥处理。

实施例5

1）在充氩气的手套箱中分别将比例关系为3：7的金属钠与钙的混合物和镓放入钽坩埚中混合均匀；其中，所述的比例关系为摩尔比；

2）将装有钙和镓的钽坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氮气、纯度高于99.999%的氨气与氩气的混合气体，其中，氩气与氮气或氨气的比为（0～1）：1，氮气与氨气的比为任意比；分两阶段升温：以300℃/h升温速度快速升温至650℃后，再以10℃/h升温速率慢速升温到850℃，再次通入高纯氮气、氨气与氩气的混合气体使加热炉2炉腔中的压力达到0.1MPa，在0.1MPa的压力和850℃的温度下保持75h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按2.5mm/d的速率下降钽坩埚，钽坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；再以50℃/h降温至600℃以下后，切断电源，自然冷却至室温，泄压开炉后取出钽坩埚，将取出的钽坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸等洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在钽坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥处理。

实施例6

1）在充氩气的手套箱中将GaN籽晶和摩尔比为：24.9:75.1的金属钠和镓放入氮化硼坩埚中；

2）将装有GaN籽晶、金属钠和镓的氮化硼坩埚放入高温高压晶体生长设备中的压力罐1内的加热炉2炉腔中的升降装置3上，密封抽真空后充入纯度高于99.999%的氮气，然后分两阶段升温：以300℃/h升温至600℃后，再以10°C/h速率升到800℃，继续通入纯度高于99.999%的氮气使加热炉2炉腔中的压力达到7MPa，在7MPa的压力和800℃的温度下保持24h；

3）启动高温高压晶体生长设备中的升降装置3，按1.6mm/d的速率下降氮化硼坩埚，氮化硼坩埚下降出温度梯度区后，结束下降；在高温高压晶体生长设备中，再以40℃/h降温至300℃以下后，切断电源，自然冷却至室温，泄压开炉后取出氮化硼坩埚，将取出的氮化硼坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在氮化硼坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥。参见图3、图4在自发成核条件下即可得到最大尺寸为3mm的GaN晶体，最终生成的GaN为7.16g，GaN产率达85%以上。其中，镓与钠的摩尔比关系为1:9～2:8。

所述的高温高压晶体生长设备包括：压力罐1，所述压力罐1中设置有加热炉2，加热炉2中设置有控制坩埚4升降的升降装置3。

需要说明的是，所述的高温高压晶体生长设备的温度梯度区由加热炉中的加热元件的发热功率和炉腔结构决定，该温度梯度可以根据不同的需要来调节；所述的炉腔结构由高温高压晶体生长设备的压力和加热炉中炉丝的摆放位置来决定。

所述的坩埚4采用氮化硼坩埚、氧化铝坩埚、氧化钇坩埚、氧化锆坩埚、钽坩埚或碳化钨坩埚。

所述的坩埚4形状为方柱形或圆柱形中的一种。

所述的助熔剂包括：碱金属、碱土金属、碱金属的氮化物或碱土金属的氮化物的一种或几种。

所述碱金属为钠、锂、钾中的一种或几种；碱土金属为镁、钙、锶、钡中的一种或几种。

所述的保护气体为氮气或氩气。

参见图3，在坩埚底部得到最大尺寸为3mm的黑色晶体，呈六方锥体。

参见图4、图5，在坩埚下部得到大量尺寸为0.1～3mm的双六方锥体，表面光滑平整。

本发明在助熔剂法的基础上，采用改性的高氮压坩埚下降法制备GaN晶体。晶体生长过程中持续升温至500～900℃，生长界面温梯控制在10～80℃/cm，坩埚下降的速率为0.1～5mm/day。本发明将坩埚下降法与助溶剂法相结合，用来生长GaN晶体，可生长出尺寸大于3mm的大量GaN晶体，Ga转变为GaN的转化率达到85%。本技术工艺设备简单，温场稳定，操作方便，可放不同尺寸的坩埚，可生长较大尺寸的GaN晶体。

本发明所带来的技术效果包括：

1、将坩埚下降法引入到Na助熔剂法中，明显抑制了坩埚上方GaN多晶层的形成，提高了GaN晶体的产率。

2、获得的晶体表面光滑平整、无包裹体，质量较高。

3、坩埚尺寸及形状根据实际需要可调，为生长大尺寸GaN晶体提供必要条件。

4、通过引入籽晶，实现籽晶诱导的GaN晶体生长，可获得较大尺寸的GaN体晶体。

总之，本发明对GaN晶体生长的可控性好，可用于生长大尺寸GaN体晶体材料外，也可用于从高蒸汽压熔体中生长的各种功能晶体材料等。

Claims

1.一种高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2）将装有助熔剂和金属镓的坩埚放入高温高压晶体生长设备中，密封抽真空后充入含氮气体，然后快速升温至500℃～700℃后，再慢速升温至700℃～900℃后，继续通入含氮气体使压力为1～10MPa，在1～10MPa的压力和700℃～900℃的温度下保持1～100小时；

2.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，步骤2）中以300℃/h的升温速率快速升温至500℃～700℃后，再以10℃/h的升温速率慢速升温至700～900℃。

3.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的后处理为：将取出的坩埚中的GaN晶体依次经无水乙醇、去离子水、热去离子水、盐酸洗涤处理，除去GaN晶体表面残留物后，即在坩埚底部得到GaN晶体，然后对GaN晶体进行干燥。

4.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，步骤1）中在充有保护气体的手套箱中将摩尔比为（1：9）～（9：1）的助熔剂和金属镓放入坩埚的同时将GaN籽晶放入坩埚中。

5.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的高温高压晶体生长设备包括：压力罐（1），所述压力罐（1）中设置有加热炉（2），加热炉（2）中设置有控制坩埚（4）升降的升降装置（3）。

6.根据权利要求4或5所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，步骤2）具体为：将装有助熔剂和金属镓的坩埚（4）放入到压力罐（1）内的加热炉（2）炉腔中的升降装置（3）上，密封抽真空后充入含氮气体；或将装有GaN籽晶、助熔剂和金属镓的坩埚（4）放入到压力罐（1）内的加热炉（2）炉腔中的升降装置（3）上，密封抽真空后充入含氮气体。

7.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的坩埚（4）采用氮化硼坩埚、氧化铝坩埚、氧化钇坩埚、氧化锆坩埚、钽坩埚或碳化钨坩埚；所述的坩埚（4）形状为方柱形或圆柱形中的一种。

8.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的助熔剂包括：碱金属、碱土金属、碱金属的氮化物或碱土金属的氮化物的一种或几种；所述碱金属为钠、锂、钾中的一种或几种；碱土金属为镁、钙、锶、钡中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的保护气体为氮气或氩气。

10.根据权利要求1所述的高氮压助熔剂-坩埚下降法制备GaN晶体的方法，其特征在于，所述的含氮气体为氮气、氨气、由氮气和氩气混合而成的混合气、由氨气和氩气混合而成的混合气、由氮气、氨气和氩气混合而成的混合气的一种或几种。