CN114214720A - 二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 - Google Patents
二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114214720A CN114214720A CN202111535091.5A CN202111535091A CN114214720A CN 114214720 A CN114214720 A CN 114214720A CN 202111535091 A CN202111535091 A CN 202111535091A CN 114214720 A CN114214720 A CN 114214720A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- crystal
- crystal growth
- beta
- metal ion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 title description 7
- QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N gallium(III) oxide Inorganic materials O=[Ga]O[Ga]=O QZQVBEXLDFYHSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910001515 alkali metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 229910000417 bismuth pentoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 11
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000012856 weighed raw material Substances 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 229910005224 Ga2O Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N CuO Inorganic materials [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B9/00—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents
- C30B9/04—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents by cooling of the solution
- C30B9/08—Single-crystal growth from melt solutions using molten solvents by cooling of the solution using other solvents
- C30B9/12—Salt solvents, e.g. flux growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二价金属离子掺杂的β‑Ga2O3晶体的助熔剂体系及基于该助熔剂体系的晶体生长方法。本发明采用铋氧化物‑碱金属氟化物体系为Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价离子掺杂β‑Ga2O3晶体生长的助熔剂，体系中铋氧化物和碱金属氟化物的摩尔比为(0.8～0.75)：(0～0.1)。本发明采用铋氧化物‑碱金属氟化物体系为助溶体系，该体系能够在900～1280℃下完全熔融原料中的Ga2O3和金属氧化物，在本发明的工艺条件下，最终能够生长出晶体尺寸可控、成分均一的高质量的Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价金属离子掺杂的β‑Ga2O3晶体。
Description
技术领域
本发明涉及一种单晶生长的助熔剂体系及其晶体生长方法，尤其是涉及一种Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体的助熔剂及基于该助熔剂的晶体生长方法。
背景技术
β-Ga2O3晶体是第四代宽禁带半导体材料，人们通过Si4+、Sn4+、Ge4+、H+等掺杂，实现并获得了n-型掺杂β-Ga2O3半导体晶体，并将其应用于深紫外区的光通信、光电探测与功率器件。Na、Mg、Ca、Cu、Ag、Zn、Cd等能成为有效的p-型掺杂离子，进入β-Ga2O3晶体的晶格中，从而获得p-型β-Ga2O3半导体晶体(RSC Adv.,2016,6,78322)。目前，在β-Ga2O3纳米线中通过掺Zn实现了较弱的p-型导电特性(J.Electrochem.Soc,2011,(3)D136,Appl.Phys.Lett.,2005,87(22),222102)。Ni2+、Cu2+、Zn2+等二价金属离子掺杂能有效解决浅能级受主离子少，受主离子易纯化、激活率低的问题，同时，还能抑制晶体中缺陷类型占主导的n型缺陷，在β-Ga2O3晶体上实现p-型。同质n-型和p-型半导体是制备高质量半导体器件的前提和基础，p-型掺杂β-Ga2O3半导体晶体的实现，可以大大拓宽β-Ga2O3晶体应用范围。与其他宽禁带半导体单晶相似，获得p型掺杂β-Ga2O3晶体较为困难。因此，生长p-型掺杂的β-Ga2O3半导体晶体材料是半导体材料研究领域中最热门的方向之一，受到了国内外广泛的关注。
现有生长方法多聚焦纯β-Ga2O3晶体或n型掺杂β-Ga2O3晶体，传统的生长方法、助融剂体系无法生长出性能优异的p型氧化镓单晶，存在诸如浅能级离子掺杂的均匀性、晶体中固有的n型背景载流子抑制、p型掺杂的固液界面稳定性等难题。此外，氧化镓原料在高温下容易挥发，挥发出来的气态Ga2O3会在保温材料及晶体表面重新凝结，影响晶体的质量。当温度超过1680℃时，氧化镓熔体会发生剧烈的分解反应：
Ga2O3(s)→2GaO(g)+1/2O2(g) (1)
GaO(g)→Ga2O(g)+1/2O2(g) (2)
Ga2O(gg)→2Ga(g)+1/2O2(g) (3)；
使得氧化镓熔体发生组分偏析，难以获得高质量的β-Ga2O3晶体。而采用助溶剂法则易将杂质引入晶体，很多助熔剂具有一定的毒性，会产生腐蚀与污染，另外，助熔剂法生长的β-Ga2O3晶体尺寸较小，成分不均一。因此，进一步改善助熔剂体系中的单晶生长工艺条件成为当务之急，选择合适的助熔剂是突破p-型掺杂的β-Ga2O3半导体晶体生长技术瓶颈的关键所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何采用助溶剂法生长出晶体尺寸可控、成分均一的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体生长的助熔剂，其特征在于，为铋氧化物-碱金属氟化物体系的助溶剂，体系中所述的铋氧化物与碱金属氟化物的摩尔比为0.8～0.75：0～0.1。
优选地，所述的铋氧化物为氧化铋和五氧化二铋中的一种或者两种以任意比例组成的混合物，所述的碱金属氟化物为氟化锂和氟化钠中的一种或者两种以任意比例组成的混合物。
优选地，采用上述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体生长的助熔剂进行生长，具体包括如下步骤：
步骤1：按照摩尔比0.2～0.25∶0.8～0.75∶0～0.1∶0.0001～0.05的配比称量β-Ga2O3晶体、铋氧化物、碱金属氟化物和二价金属氧化物，充分搅拌混合均匀并在1100-1250℃恒温8-12小时，之后冷却至室温作为晶体生长的原料，所述的二价金属氧化物为NiO、CuO和ZnO中的至少一种；
步骤2：将步骤1所得的晶体生长原料移入晶体生长炉中，升温至所述的晶体生长原料完全熔化成溶液，然后恒温10～40小时，得到高温熔体，接着在饱和点温度上方0.5～5℃，将籽晶引入上述高温熔体，恒温10～60分钟后，将温度降至饱和点温度；
步骤3：以饱和点温度作为起始温度，以0.02～0.5℃/天的速率降温，同时旋转晶体，待晶体生长到所需的尺寸后，使晶体脱离液面，以5～50℃/h的速率降至室温，获得二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体。
优选地，所述步骤2中混合物料完全熔化成溶液的温度为900～1280℃。
优选地，所述步骤2和步骤3中的饱和点温度为950～1210℃。
优选地，所述步骤3中晶体旋转的速率为5～40rpm。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1.本发明采用铋氧化物-碱金属氟化物体系为助溶体系，该体系能够在900～1280℃下完全熔融原料中的Ga2O3和金属氧化物，因此最终能够获得掺杂均一的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体；
2.本发明的助溶体系可以有效的降低晶体的生长温度，其生长温度范围大致在950-1210℃之间，高温熔体粘度小、澄清透明，便于抑制组分偏离、易于掺杂离子输运、方便实时的观察和控制晶体生长的情况，在本发明的工艺条件下，能够生长出晶体尺寸可控、成分均一的高质量的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体，突破了p-型掺杂的β-Ga2O3半导体晶体生长技术瓶颈。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
下述实施例所用的原料Ga2O3、Bi2O3、LiF、NaF、NiO、CuO和ZnO的纯度均为99.9％，购买于中国医药集团上海化学试剂公司。
实施例1：采用Bi2O3–LiF助熔剂体系制备Cu掺杂的β-Ga2O3晶体
以β-Ga2O3粉末和Bi2O3、LiF和CuO为原料，按摩尔比β-Ga2O3：Bi2O3：LiF：CuO＝0.2：0.78：0.05：0.0002配料，称取37.49克β-Ga2O3粉末、363.45克Bi2O3、1.30克LiF、0.016克CuO。
将称取的原料研磨混合均匀后，分批加入Φ100×70mm3的铂金坩埚中，先在马弗炉里升温至1200℃，恒温36小时化料，得到晶体生长原料。
将晶体生长原料装入电阻丝加热的熔盐单晶生长炉中，单晶生长炉的炉管为竖直的中空圆管；用保温材料做的盖子把位于炉顶部的开口封上，在炉顶部与坩埚中心位置对应处留一可供籽晶杆出入的小孔，升温至1200℃，使上述熔体完全熔化得到澄清的高温溶液，使用铂金片制作的搅拌器在该温度下以35rpm的转速持续搅拌36h，待高温溶液充分匀化后，提出搅拌器。
用尝试籽晶法确定晶体生长的饱和点温度为1185℃，然后将上述高温溶液降温至1185.5℃(饱和点温度以上0.5℃)，将β-Ga2O3籽晶从炉顶部小孔缓慢下入直至籽晶接触溶液表面，籽晶以30rpm的速率双向旋转，恒温60分钟后降温至1185℃，高温溶液竖直温度梯度为0.05℃/cm，然后以0.05～0.2℃/天的速率降温，进行晶体生长。
生长过程中，转速随晶体的长大而逐渐减小，通过调节电机控制转速减小至25rpm。30天后晶体生长结束，将晶体拉离液面，以5℃/h的速率降至室温，获得的Cu掺杂的β-Ga2O3晶体，晶体外形规则无包裹体。
实施例2：采用Bi2O3–NaF助熔剂体系制备Cu掺杂的β-Ga2O3晶体
以β-Ga2O3粉末和Bi2O3、LiF和CuO为原料，按摩尔比β-Ga2O3：Bi2O3：NaF：CuO＝0.25：0.73：0.08：0.0002配料，称取46.86克β-Ga2O3粉末、340.15克Bi2O3、3.36克NaF、0.016克CuO。
将称取的原料研磨混合均匀后，分批加入Φ100×70mm3的铂金坩埚中，先在马弗炉里升温至1250℃，恒温40小时化料，得到晶体生长原料。将晶体生长原料装入电阻丝加热的熔盐单晶生长炉中，单晶生长炉的炉管为竖直的中空圆管；用保温材料做的盖子把位于炉顶部的开口封上，在炉顶部与坩埚中心位置对应处留一可供籽晶杆出入的小孔，升温至1250℃，使上述熔体完全熔化得到澄清的高温溶液，使用铂金片制作的搅拌器在该温度下以35rpm的转速持续搅拌36h，待高温溶液充分匀化后，提出搅拌器。
用尝试籽晶法确定晶体生长的饱和点温度为1205℃，然后将上述高温溶液降温至1205.5℃(饱和点温度以上0.5℃)，将β-Ga2O3籽晶从炉顶部小孔缓慢下入直至籽晶接触溶液表面，籽晶以30rpm的速率双向旋转，恒温60分钟后降温至1205℃，高温溶液竖直温度梯度为0.05℃/cm，然后以0.05～0.2℃/天的速率降温，进行晶体生长。
生长过程中，转速随晶体的长大而逐渐减小，通过调节电机控制转速减小至25rpm。30天后晶体生长结束，将晶体拉离液面，以5℃/h的速率降至室温，获得的Cu掺杂的β-Ga2O3晶体，晶体外形规则无包裹体。
实施例3：采用Bi2O3–LiF助熔剂体系制备Zn掺杂的β-Ga2O3晶体
以β-Ga2O3粉末和Bi2O3、LiF和CuO为原料，按摩尔比β-Ga2O3：Bi2O3：LiF：：ZnO＝0.23：0.77：0.04：0.0004配料，称取43.11克β-Ga2O3粉末、358.79克Bi2O3、1.04克LiF、0.033克ZnO。
将称取的原料研磨混合均匀后，分批加入Φ100×70mm3的铂金坩埚中，先在马弗炉里升温至1210℃，恒温36小时化料，得到晶体生长原料。
将晶体生长原料装入电阻丝加热的熔盐单晶生长炉中，单晶生长炉的炉管为竖直的中空圆管；用保温材料做的盖子把位于炉顶部的开口封上，在炉顶部与坩埚中心位置对应处留一可供籽晶杆出入的小孔，升温至1200℃，使上述熔体完全熔化得到澄清的高温溶液，使用铂金片制作的搅拌器在该温度下以35rpm的转速持续搅拌38h，待高温溶液充分匀化后，提出搅拌器。
用尝试籽晶法确定晶体生长的饱和点温度为1192℃，然后将上述高温溶液降温至1192.5℃(饱和点温度以上0.5℃)，将β-Ga2O3籽晶从炉顶部小孔缓慢下入直至籽晶接触溶液表面，籽晶以30rpm的速率双向旋转，恒温60分钟后降温至1192℃，高温溶液竖直温度梯度为0.15℃/cm，然后以0.05～0.4℃/天的速率降温，进行晶体生长。生长过程中，转速随晶体的长大而逐渐减小，通过调节电机控制转速减小至18rpm。30天后晶体生长结束，将晶体拉离液面，以5℃/h的速率降至室温，获得的Zn掺杂的β-Ga2O3晶体，晶体外形规则无包裹体。
实施例4：采用Bi2O3–LiF助熔剂体系制备Ni掺杂的β-Ga2O3晶体
以β-Ga2O3粉末和Bi2O3、LiF和ZnO为原料，按摩尔比β-Ga2O3：Bi2O3：LiF：NiO＝0.18：0.80：0.05：0.001配料，称取33.74克β-Ga2O3粉末、372.77克Bi2O3、1.30克LiF、0.075克NiO。
将称取的原料研磨混合均匀后，分批加入Φ100×70mm3的铂金坩埚中，先在马弗炉里升温至1175℃，恒温30小时化料，得到晶体生长原料。
将晶体生长原料装入电阻丝加热的熔盐单晶生长炉中，单晶生长炉的炉管为竖直的中空圆管；用保温材料做的盖子把位于炉顶部的开口封上，在炉顶部与坩埚中心位置对应处留一可供籽晶杆出入的小孔，升温至1175℃，使上述熔体完全熔化得到澄清的高温溶液，使用铂金片制作的搅拌器在该温度下以40rpm的转速持续搅拌40h，待高温溶液充分匀化后，提出搅拌器。
用尝试籽晶法确定晶体生长的饱和点温度为1162℃，然后将上述高温溶液降温至1162.5℃(饱和点温度以上0.5℃)，将β-Ga2O3籽晶从炉顶部小孔缓慢下入直至籽晶接触溶液表面，籽晶以30rpm的速率双向旋转，恒温60分钟后降温至1162℃，高温溶液竖直温度梯度为0.025℃/cm，然后以0.05～0.35℃/天的速率降温，进行晶体生长。
生长过程中，转速随晶体的长大而逐渐减小，通过调节电机控制转速减小至20rpm。30天后晶体生长结束，将晶体拉离液面，以5℃/h的速率降至室温，获得的Ni掺杂的β-Ga2O3晶体，晶体外形规则无包裹体。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体生长的助熔剂，其特征在于，为铋氧化物-碱金属氟化物体系的助溶剂，体系中所述的铋氧化物与碱金属氟化物的摩尔比为0.8～0.75：0～0.1。
2.如权利要求1所述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体生长的助熔剂，其特征在于，所述的铋氧化物为氧化铋和五氧化二铋中的一种或者两种以任意比例组成的混合物，所述的碱金属氟化物为氟化锂和氟化钠中的一种或者两种以任意比例组成的混合物。
3.一种二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体的生长方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体生长的助熔剂进行生长，具体包括如下步骤：
步骤1：按照摩尔比0.2～0.25:0.8～0.75：0～0.1：0.0001～0.05的配比称量β-Ga2O3晶体、铋氧化物、碱金属氟化物和二价金属氧化物，充分搅拌混合均匀并在1100-1250℃恒温8-12小时，之后冷却至室温作为晶体生长的原料，所述的二价金属氧化物为NiO、CuO和ZnO中的至少一种；
步骤2：将步骤1所得的晶体生长原料移入晶体生长炉中，升温至所述的晶体生长原料完全熔化成溶液，然后恒温10～40小时，得到高温熔体，接着在饱和点温度上方0.5～5℃，将籽晶引入上述高温熔体，恒温10～60分钟后，将温度降至饱和点温度；
步骤3：以饱和点温度作为起始温度，以0.02～0.5℃/天的速率降温，同时旋转晶体，待晶体生长到所需的尺寸后，使晶体脱离液面，以5～50℃/h的速率降至室温，获得二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体。
4.如权利要求3所述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤2中混合物料完全熔化成溶液的温度为900～1280℃。
5.如权利要求3所述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中的饱和点温度为950～1210℃。
6.如权利要求3所述的二价金属离子掺杂的β-Ga2O3晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤3中晶体旋转的速率为5～40rpm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111535091.5A CN114214720B (zh) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | 二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111535091.5A CN114214720B (zh) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | 二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114214720A true CN114214720A (zh) | 2022-03-22 |
| CN114214720B CN114214720B (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=80702410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111535091.5A Active CN114214720B (zh) | 2021-12-15 | 2021-12-15 | 二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114214720B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101245490A (zh) * | 2007-02-15 | 2008-08-20 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种CsLiB6O10晶体的助熔剂生长方法 |
| CN102586878A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 化合物钡铋硼氧和化合物钡铋硼氧光学晶体及其制备方法和用途 |
| CN106521625A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-03-22 | 山东大学 | 掺四价铬氧化镓晶体及制备方法与应用 |
| CN109537055A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-03-29 | 山东大学 | 一种半绝缘氧化镓晶体及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-15 CN CN202111535091.5A patent/CN114214720B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101245490A (zh) * | 2007-02-15 | 2008-08-20 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种CsLiB6O10晶体的助熔剂生长方法 |
| CN102586878A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 化合物钡铋硼氧和化合物钡铋硼氧光学晶体及其制备方法和用途 |
| CN106521625A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-03-22 | 山东大学 | 掺四价铬氧化镓晶体及制备方法与应用 |
| CN109537055A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-03-29 | 山东大学 | 一种半绝缘氧化镓晶体及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114214720B (zh) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102251281B (zh) | 采用液相生长法的ZnO单晶的制造方法 | |
| WO2010024392A1 (ja) | 炭化珪素単結晶の製造方法 | |
| CN112342618B (zh) | 一种提高碲化铋基区熔铸锭热电性能均匀性的方法 | |
| CN109537055A (zh) | 一种半绝缘氧化镓晶体及其制备方法 | |
| CN101942699A (zh) | 一种具有倍频效应的硼酸钙氧盐晶体的生长方法 | |
| CN101550586B (zh) | 一种碲化锌单晶生长技术 | |
| CN104532345A (zh) | 一种多晶硅铸锭的制造方法及其多晶硅铸锭 | |
| CN101307496B (zh) | 钆钇钪镓石榴石晶体gysgg及其熔体法晶体生长方法 | |
| TWI699464B (zh) | 化合物半導體及化合物半導體單晶之製造方法 | |
| CN109706525B (zh) | 一种铋基拓扑绝缘体材料及其制备方法 | |
| CN101514481A (zh) | BaAlBO3F2晶体的助熔剂生长方法 | |
| Linares | Growth of Single‐Crystal Garnets by a Modified Pulling Technique | |
| CN114250514B (zh) | 一种β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 | |
| CN114214720B (zh) | 二价金属离子掺杂的β-三氧化二镓晶体生长的助熔剂及基于该类助熔剂的晶体生长方法 | |
| CN103132131A (zh) | 大尺寸lbo晶体的助溶剂生长方法 | |
| CN101824597B (zh) | 一种Li-F共掺杂生长p型ZnO晶体薄膜的方法 | |
| CN106958041B (zh) | 一种xTeO2·P2O5(x＝2,4)晶体的制备方法及制备装置 | |
| CN111379014A (zh) | 一种晶体生长的助熔剂及晶体生长方法 | |
| CN208776874U (zh) | 一种近化学计量比铌酸锂晶体生长用的坩埚 | |
| US3043671A (en) | Zinc oxide crystal growth method | |
| CN114457423B (zh) | 一种Zn4B6O13单晶的生长方法 | |
| CN114561687B (zh) | 一种S掺杂MnBi2Te4单晶的制备方法 | |
| CN113502544B (zh) | 一种大尺寸GaN晶体及其制备方法 | |
| JP3906359B2 (ja) | Ｐ形半導体ＳｒＣｕ２Ｏ２単結晶の製造方法 | |
| CN117535782A (zh) | 一种Cs3Zn6B9O21晶体生长助熔剂及晶体生长方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |