CN216192880U - 一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 - Google Patents
一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN216192880U CN216192880U CN202122740180.5U CN202122740180U CN216192880U CN 216192880 U CN216192880 U CN 216192880U CN 202122740180 U CN202122740180 U CN 202122740180U CN 216192880 U CN216192880 U CN 216192880U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- gallium nitride
- nitride single
- single crystal
- reaction space
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，包括反应炉体，所述反应炉体内设有用于氮化镓单晶生长的反应腔，所述反应腔内设有隔板并通过隔板分割为第一反应空间和第二反应空间，所述第一反应空间用于溶解氮化镓形成离子化中间复合物，所述第二反应空间内设有籽晶用于生成氮化镓单晶，所述隔板用于将离子化中间复合物从第一反应空间转移至第二反应空间，所述炉体内还设有温控系统和加压系统。本实用新型提供的用于氮化镓单晶生长的反应装置，通过控制第一反应空间和第二反应空间为不同的温度，及隔板控制氮化镓单晶生长过程中的传质流量和方向，实现氮化镓单晶的平衡型生长，有效降低位错密度，提高产率，大大提高晶体的品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及单晶生长炉技术领域，尤其涉及一种用于氮化镓单晶生长的反应装置。
背景技术
现有的氮化镓单晶材料制造中生长重复性差、生长存在强烈的各向异性，生长速率很慢等技术问题有待解决而且容易过饱和析晶，从而自发成核，干扰晶种的定向生长，这对于大尺寸晶体生长影响巨大。
因此，提升晶体材料的品质一直是光伏单晶制造行业的努力方向。
实用新型内容
鉴于目前存在的上述不足，本实用新型提供一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，通过隔板把反应腔分为第一反应空间和第二反应空间，控制第一反应空间和第二反应空间为不同的温度，及隔板通过调节形状和开口率，控制氮化镓单晶生长过程中的传质流量和方向，实现氮化镓单晶的平衡型生长，有效降低位错密度，提高产率，大大提高晶体的品质。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，所述反应装置包括反应炉体，所述反应炉体内设有用于氮化镓单晶生长的反应腔，所述反应腔内设有隔板并通过隔板分割为第一反应空间和第二反应空间，所述第一反应空间用于溶解氮化镓形成离子化中间复合物，所述第二反应空间内设有籽晶用于生成氮化镓单晶，所述隔板用于将离子化中间复合物从第一反应空间转移至第二反应空间，所述炉体内还设有用于加热第一反应空间和第二反应空间的温控系统和用于提供反应腔内压强的加压系统。
依照本实用新型的一个方面，第一反应空间的温度设为800-900℃，第二反应空间的温度设为650-800℃。
依照本实用新型的一个方面，反应腔内压力设定在2-10MPa。
依照本实用新型的一个方面，隔板上设有开口，所述开口为可调节形状和大小的开口。
依照本实用新型的一个方面，籽晶用银丝悬挂或粘贴在隔板上方的空间壁上。
依照本实用新型的一个方面，第二反应空间内设置有籽晶架，籽晶安装在所述籽晶架上。
依照本实用新型的一个方面，所述反应炉体为坩埚。
依照本实用新型的一个方面，所述坩埚为氮化硼坩埚。
依照本实用新型的一个方面，所述反应炉放置于高压釜内。
依照本实用新型的一个方面，所述高压釜外设有保温层。
本实用新型实施的优点：通过隔板把反应腔分为第一反应空间和第二反应空间，并通过加热系统把第一反应空间及第二反应空间的温度控制在不同的温度范围，形成高温区和低温区，即双温区，使氮化镓单晶生长过程中溶解和析晶分开，进一步的，隔板通过调节形状和开口率，控制氮化镓单晶生长过程中的传质流量和方向。通过反应腔的内部结构合理设计，实现氮化镓单晶的平衡型生长，有效降低位错密度，提高产率，大大提高晶体的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，所述装置包括一镍基高温合金材质制造的反应釜6，反应釜包括釜体和釜盖，所述釜体和釜盖通过紧固装置进行密封连接，如螺栓连接，并在釜体内部形成反应腔。所述反应釜外可设保温层。所述反应腔内放置有反应炉体，所述反应炉体为坩埚。坩埚为耐高温高压的材质，如氮化硼。所述反应腔内设有隔板2，隔板2具有开口，所述开口为可调节形状和大小的开口，如圆柱通道。所述反应腔通过隔板2分割为第一反应空间3和第二反应空间7，所述第一反应空间3用于溶解氮化镓形成离子化中间复合物，所述第二反应空间7内设有籽晶用于生成氮化镓单晶，所述隔板2用于将离子化中间复合物从第一反应空间3转移至第二反应空间7。所述第一反应空间温度设定在800-900℃，第二反应空间温度设定在650-800℃。反应腔内压力设定在2-10MPa。即形成了第一反应空间3为高温区，第二反应空间7为低温区，即形成双温区1。第一反应空间3在反应腔的下部，第二反应空间7在反应腔的上部，第一反应空间3和第二反应空间7的比例大小可为4:6。同时，第二反应空间预设有籽晶5。籽晶5可用银丝悬在隔板2的上方空间。也可采用其他的方式，例如夹持、粘贴等方式安装在隔板2的上方空间。籽晶5也可设计成籽晶拼接，进行大尺寸单晶生长。在本实施例中，第二反应空间7内还可设置籽晶架，所述籽晶架可为多个均匀排列，籽晶5安装在所述籽晶架上。整个装置中，与反应物接触的缓冲层8、籽晶架5结构都具有其他贵金属防腐蚀层。所述炉体内还设有用于加热第一反应空间3和第二反应空间7的温控系统和用于提供反应腔内压强的加压系统。温控系统可为双加热结构，例如中心内加热器。或者第一反应空间3的加热器设置在其两侧，第二反应空间7的加热器环绕其设置等。
本实施例提供的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置的工作原理：氮化镓单晶生长反应时，氮化镓原料4放在第一反应空间3的底部，再加入溶剂，通过温控系统和加压系统调节控制第一反应空间3内的温度在800-900℃，第二反应空间的温度在650-800℃，反应腔内压力在2-10MPa。通过把用于氮化镓单晶生长的装置设置成合适的温度、压力范围，可以扩大二区之间的溶解度和饱和度的差距，减少自发成核析晶的影响，保证稳定的生长速度，使溶解与析晶按照平衡型生长的过程进行。
氮化镓原料4在第一反应空间3内溶解，形成离子化中间复合物，由于高温区和低温区的温差而产生对流，所述离子化中间复合物通过隔板2输送至第二反应空间7内，在预设的籽晶5上生长成氮化镓单晶。
氮化镓单晶生长过程中，使溶解和析晶分别在第一反应空间3和第二反应空间7内进行，使溶解和析晶分开进行。本实施例中，隔板2通过调节开口和形状大小，控制传质液流和方向，合理控制氮化镓单晶生长体系的平衡，防止氮化镓自发成核。
第二反应空间7内多籽晶设计，能够降低成本，使氮化镓产量最大化，质量最佳化。
本实用新型实施的优点：通过隔板2把反应腔分为第一反应空间3和第二反应空间7，并通过加热系统把第一反应空间3及第二反应空间7的温度控制在不同的温度范围，形成高温区和低温区，即双温区1，使氮化镓单晶生长过程中溶解和析晶分开，进一步的，隔板2通过调节形状和开口大小，控制氮化镓单晶生长过程中的传质流量和方向。通过氮化镓单晶生长装置中各组成部分之间的合理设计与控制，为氮化镓单晶的生长创造有利的条件，实现氮化镓单晶的平衡型生长，有效降低位错密度，提高产率，大大提高晶体的品质。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述反应装置包括反应炉体，所述反应炉体内设有用于氮化镓单晶生长的反应腔，所述反应腔内设有隔板并通过隔板分割为第一反应空间和第二反应空间，所述第一反应空间用于溶解氮化镓形成离子化中间复合物，所述第二反应空间内设有籽晶用于生成氮化镓单晶，所述隔板用于将离子化中间复合物从第一反应空间转移至第二反应空间，所述炉体内还设有用于加热第一反应空间和第二反应空间的温控系统和用于提供反应腔内压强的加压系统。
2.根据权利要求1所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述第一反应空间的温度设为800-900℃，第二反应空间的温度设为650-800℃。
3.根据权利要求2所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述反应腔内压力设定在2-10MPa。
4.根据权利要求1-3所述的任意一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述隔板上设有开口，所述开口为可调节形状和大小的开口。
5.根据权利要求4所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，籽晶用银丝悬挂或粘贴在隔板上方的空间壁上。
6.根据权利要求4所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，第二反应空间内设置有籽晶架，籽晶安装在所述籽晶架上。
7.根据权利要求6所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述反应炉体为坩埚。
8.根据权利要求7所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于所述坩埚为氮化硼坩埚。
9.根据权利要求8所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述反应炉放置于高压釜内。
10.根据权利要求9所述的一种用于氮化镓单晶生长的反应装置，其特征在于，所述高压釜外设有保温层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122740180.5U CN216192880U (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122740180.5U CN216192880U (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN216192880U true CN216192880U (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=80907860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122740180.5U Active CN216192880U (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN216192880U (zh) |
-
2021
- 2021-11-10 CN CN202122740180.5U patent/CN216192880U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202558970U (zh) | 一种类单晶硅铸锭炉 | |
| CN110983429A (zh) | 单晶炉及单晶硅制备方法 | |
| CN100513652C (zh) | 降埚直拉法生长低位错锗单晶工艺及装置 | |
| CN102628184B (zh) | 真空感应加热生长宝石晶体的方法和实现该方法的设备 | |
| CN113322510B (zh) | SiC单晶生长装置及液相外延SiC单晶生长方法 | |
| CN105951169B (zh) | 一种大梯度可视化管式单晶生长炉 | |
| CN106149046A (zh) | 硒化镓的多晶合成方法和单晶生长方法 | |
| CN103789835A (zh) | 一种改进型梯度凝固GaAs单晶生长方法 | |
| CN202989351U (zh) | 基于多加热器的铸锭炉热场结构 | |
| CN101348939B (zh) | 一种提高砷化镓单晶利用率的生长方法 | |
| CN103451726A (zh) | 一种水致冷铸锭炉及其铸锭工艺 | |
| CN201183846Y (zh) | 多晶硅铸锭炉的热场结构 | |
| CN109056062A (zh) | 一种铸造单晶硅的制备方法 | |
| CN114481289A (zh) | 一种用于增大碲锌镉单晶率的生长方法及装置 | |
| CN216192880U (zh) | 一种用于氮化镓单晶生长的反应装置 | |
| CN102154683A (zh) | 金属发热体结构单多晶定向凝固系统 | |
| CN102433585B (zh) | 准单晶铸锭炉热场结构 | |
| CN210314557U (zh) | 一种温差水热法生长大尺寸体单晶的装置 | |
| CN117626436A (zh) | 一种磷化铟多晶的合成装置和合成工艺 | |
| CN103255477A (zh) | 一种成型蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
| CN214327971U (zh) | 一种InP晶体生长设备 | |
| CN101701354B (zh) | 碲铟汞单晶的制备方法及其专用石英坩埚 | |
| CN115182050B (zh) | 一种蒸气平衡生长BaGa2GeSe6单晶的方法 | |
| CN203382850U (zh) | 多晶硅铸锭炉热场加热装置 | |
| CN216192879U (zh) | 一种氮化镓单晶生长装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |