CN206893603U - 一种镓舟支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种镓舟支撑结构，所述镓舟支撑结构至少包括：反应腔、设置在所述反应腔内壁上的支撑环以及固定在所述支撑环上的镓舟本体；所述镓舟本体包括镓舟腔体和气体流出管，所述气体流出管通过所述镓舟腔体底部与所述镓舟腔体连通；所述镓舟腔体底部具有与所述支撑环固定连接的支撑架，所述支撑架上设置有多个气体流通孔。本实用新型通过环形孔状镓舟支撑结构，将镓舟在反应炉内部进行有效的固定，并且可以使镓舟在反应炉内的体积最大化，而且反应气体可以通过支撑架的气体流通孔流过，不影响气体反应效果。另外，本实用新型的镓舟支撑结构安装更加简便，提高生产效率。

Description

一种镓舟支撑结构

技术领域

本实用新型属于HVPE设备领域，特别是涉及一种镓舟支撑结构。

背景技术

III族氮化物半导体薄膜材料，特别是宽禁带直接带隙的氮化镓(GaN)，作为第三代半导体材料的典型代表，具有高热导、高电子迁移率、高击穿电压及抗辐射等优异的性能，在制造高频、高温、大功率的光电子器件等方面具有巨大的应用前景。目前，GaN单晶的主要制备方法有：分子束外延法(MBE)、高压溶液法、金属有机物化学气相沉积(MOCVD) 法、氢化物气相外延(HVPE，Hydride Vapor Phase Epitaxy)法等。在多种GaN的生产技术中，HVPE是一种比较经典的常压热壁化学气相沉积技术，其生长速率较快，一般可以达到300μm/h，生长工艺较为简单，可以生长较厚的GaN层等显著优点，十分适合制备自支撑氮化物衬底材料。

氢化物气相外延设备为化合物生长工艺设备，主要用于在高温环境下通过如H₂、HCl等氢化物气体，使衬底表面外延生长一层如GaAs、GaN等的厚膜或晶体。由于H₂、HCl等氢化物气体都是危险气体，需要密封在HVPE设备的石英管中，一旦泄露，将造成严重后果

然而，一般应用于HVPE设备中的石英镓舟，由于材质和设计结构的空间限制，所以造成镓舟的容量有一定的局限性，而且镓舟都为石英制成，而且其内部气体流通需求，需要特殊的结构做支撑固定。

因此，提供一种新型镓舟支撑结构实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种镓舟支撑结构，用于解决现有技术中镓舟在HVPE反应腔内空间小、气体流通性差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种镓舟支撑结构，所述镓舟支撑结构至少包括：

反应腔、设置在所述反应腔内壁上的支撑环以及固定在所述支撑环上的镓舟本体；

所述镓舟本体包括镓舟腔体和气体流出管，所述气体流出管通过所述镓舟腔体底部与所述镓舟腔体连通；

所述镓舟腔体底部具有与所述支撑环固定连接的支撑架，所述支撑架上设置有多个气体流通孔。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述反应腔和所述支撑环为一体结构。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述反应腔、支撑环以及镓舟本体均为石英材质。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述气体流出管一端与所述镓舟腔体底部连通，另一端穿过所述支撑环位于所述反应腔内。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述镓舟腔体、气体流出管以及支撑架为一体结构。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述气体流出管的外径小于所述支撑环的内径。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述镓舟腔体的外径小于所述反应腔的内径。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述反应腔、支撑环以及镓舟本体同轴。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述气体流通孔关于中心轴对称且均匀分布在所述支撑架上。

作为本实用新型镓舟支撑结构的一种优化的方案，所述气体流通孔位于所述支撑架边缘，所述气体流通孔为半圆形。

如上所述，本实用新型的镓舟支撑结构，至少包括：反应腔、设置在所述反应腔内壁上的支撑环以及固定在所述支撑环上的镓舟本体；所述镓舟本体包括镓舟腔体和气体流出管，所述气体流出管通过所述镓舟腔体底部与所述镓舟腔体连通；所述镓舟腔体底部具有与所述支撑环固定连接的支撑架，所述支撑架上设置有多个气体流通孔。本实用新型通过环形孔状镓舟支撑结构，将镓舟在反应炉内部进行有效的固定，并且可以使镓舟在反应炉内的体积最大化，而且反应气体可以通过支撑架的流通孔流过，不影响气体反应效果。另外，本实用新型的镓舟支撑结构安装更加简便，提高生产效率。

附图说明

图1和图2显示为本实用新型镓舟支撑结构中的反应腔和支撑环结构示意图。

图3显示为本实用新型镓舟支撑结构中的镓舟本体结构示意图。

图4显示为本实用新型镓舟支撑结构中的镓舟本体结构剖视图。

图5为本实用新型镓舟支撑结构的整体剖视图。

元件标号说明

1 反应腔

2 支撑环

3 镓舟本体

31 镓舟腔体

32 气体流出管

33 支撑架

34 气体流通孔

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图5所示，本实施例提供一种镓舟支撑结构，所述镓舟支撑结构主要包括反应腔1、支撑环2以及镓舟本体3。所述支撑环2设置在所述反应腔1的内壁上，所述镓舟本体3固定在所述支撑环2上。

本实施例的镓舟支撑结构主要是应用于HVPE设备中，用于GaAs、GaN等膜层的生长。为了适应膜层生长过程中的高温环境，所述镓舟支撑结构中的反应腔1、支撑环2以及镓舟本体3均选择为耐高温的石英材质。

请参阅附图1和附图2，这两个附图显示的是反应腔1及其内壁上的支撑环2结构。所述反应腔1为圆柱形结构，其内壁上的支撑环2则为具有一定厚度的环形结构，所述支撑环 2的作用是用来支撑所述镓舟本体3。优选地，本实施例中，所述反应腔1和所述支撑环2为一体结构，这样结构便于制作实现。当然，在其他实施例中，所述反应腔1和支撑环2也可以不是一体结构，即，先提供反应腔1，再在反应腔1内壁上固定支撑环2结构，其固定方式不限。

请参阅附图3和图4，为镓舟本体的结构示意图。如图5所示为所述镓舟本体3固定在支撑环2上的剖视图。所述镓舟本体3具体包括镓舟腔体31和气体流出管32，所述气体流出管32通过所述镓舟腔体31的底部与所述镓舟腔体31连通；所述镓舟腔体31底部还具有与所述支撑环2固定连接的支撑架33，所述支撑架33上设置有多个气体流通孔34。

所述镓舟腔体31内用于放置反应原料(液态金属镓)，反应气体进入所述镓舟腔体31 内与其中的反应原料发生反应后，从所述气体流出管32排出。优选地，所述气体流出管32 一端与所述镓舟腔体31底部连通，另一端穿过所述支撑环2位于所述反应腔1内。通过所述气体流出管32排出的气体进入反应腔1的另一端，这些气体与另一路气体混合反应。

优选地，所述气体流出管32的外径小于所述支撑环2的内径，以便所述气体流出管32 可以穿过所述支撑环2，并且保证所述气体流出管32和支撑环2之间还具有一定的空间距离。

所述支撑架33位于所述镓舟腔体31底部，通过所述支撑架33可以将所述镓舟腔体31 与支撑环2有效固定在一起。优选地，所述支撑架33与所述镓舟腔体31的内外径相同，当然，所述支撑架33与所述镓舟腔体31的内外径也可以不相同。对于所述支撑架33，要求只要能与支撑环2固定即可。

本实施例中，所述镓舟腔体31、气体流出管32以及支撑架33为一体结构，这样结构便于制作实现。如图4剖视图所示为本实用新型最优化的一种镓舟本体结构。当然，在其他实施例中，所述镓舟腔体31、气体流出管32以及支撑架33为一体结构也可以不是一体结构。

在所述支撑架33上设置有多个气体流通孔34，通过所述气体流通孔34，另一路气体可以从反应腔1的一端流通到另一端，与气体流出管32出来的气体进行混合反应。

所述气体流通孔34在所述支撑架33上的位置不限，可以位于支撑架33的边缘，也可以位于支撑架33上非边缘的任何位置，只要能流过气体即可。另外，所述气体流通孔34的形状、尺寸以及数量也不限，例如，形状可以半圆形、圆形、三角形、方形等等都行。本实施例中，所述气体流通孔34位于所述支撑架33边缘，所述气体流通孔34为半圆形。

作为优选地结构，所述反应腔1、支撑环2以及镓舟本体3为同轴设计。为了使气体均匀流过气体流通孔34，本实施例中，所述气体流通孔34关于中心轴对称且均匀分布在所述支撑架33上。如图3所示，所述支撑架33上均匀分布着8个气体流通孔34。

另外，要求所述镓舟腔体31的外径小于所述反应腔1的内径，这样气体可以沿着所述镓舟腔体31和所述反应腔1之间缝隙流动，再通过气体流通孔34达到反应腔1的另一端。

如图5所示，总之，反应气体在本实用新型结构内的具体流通路径如下：

1、附图5中的实线箭头表示其中一路气体(两种反应气体)的流向，这一路气体进入所述镓舟腔体31中与反应原料镓进行反应，反应后通过所述气体流出管32流出进入反应腔1 另一端，并与所述反应腔1内的气体混合反应。

2、附图5中的虚线箭头表示另一路气体(一种反应气体)的流向，该路气体通过反应腔 1内壁与所述镓舟腔体31之间的间隙流入，之后通过所述镓舟腔体31底部支撑架33上的气体流通孔34流出，最后达到反应腔1的另一端，从而与所述气体流出管32出来的气体进行混合反应。

综上所述，本实用新型的镓舟支撑结构，至少包括：反应腔、设置在所述反应腔内壁上的支撑环以及固定在所述支撑环上的镓舟本体；所述镓舟本体包括镓舟腔体和气体流出管，所述气体流出管通过所述镓舟腔体底部与所述镓舟腔体连通；所述镓舟腔体底部具有与所述支撑环固定连接的支撑架，所述支撑架上设置有多个气体流通孔。本实用新型通过环形孔状镓舟支撑结构，将镓舟在反应炉内部进行有效的固定，并且可以使镓舟在反应炉内的体积最大化，而且反应气体可以通过支撑架的流通孔流过，不影响气体反应效果。另外，本实用新型的镓舟支撑结构安装更加简便，提高生产效率。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种镓舟支撑结构，其特征在于，所述镓舟支撑结构至少包括：

反应腔、设置在所述反应腔内壁上的支撑环以及固定在所述支撑环上的镓舟本体；

所述镓舟本体包括镓舟腔体和气体流出管，所述气体流出管通过所述镓舟腔体底部与所述镓舟腔体连通；

所述镓舟腔体底部具有与所述支撑环固定连接的支撑架，所述支撑架上设置有多个气体流通孔。

2.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述反应腔和所述支撑环为一体结构。

3.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述反应腔、支撑环以及镓舟本体均为石英材质。

4.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述气体流出管一端与所述镓舟腔体底部连通，另一端穿过所述支撑环位于所述反应腔内。

5.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述镓舟腔体、气体流出管以及支撑架为一体结构。

6.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述气体流出管的外径小于所述支撑环的内径。

7.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述镓舟腔体的外径小于所述反应腔的内径。

8.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述反应腔、支撑环以及镓舟本体同轴。

9.根据权利要求8所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述气体流通孔关于中心轴对称且均匀分布在所述支撑架上。

10.根据权利要求1所述的镓舟支撑结构，其特征在于：所述气体流通孔位于所述支撑架边缘，所述气体流通孔为半圆形。