一种螺旋式籽晶杆的制作方法

1.本实用新型涉及氧化镓晶体技术领域，特别涉及一种螺旋式籽晶杆。


背景技术：

2.β-ga2o3(氧化镓)是一种直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度约为4.8～4.9ev。它具有禁带宽度大、饱和电子漂移速度快、热导率高、击穿场强高、化学性质稳定等诸多优点，在高温、高频、大功率电力电子器件领域有着广泛的应用前景。此外还可用于led芯片，日盲紫外探测、各种传感器元件及摄像元件等。
3.目前，批量制备大尺寸氧化镓晶体主要采用导模法制备技术。导模法是一种成熟的单晶制备技术，尤其广泛应用于蓝宝石单晶等高温晶体的生长。相比之下氧化镓生长存在特殊性：在生长过程中，氧化镓会发生如下的分解反应：
4.ga2o3(s)2gao(g)+1/2o2(g)
5.2gao(g)ga2o(g)+1/2o2(g)
6.ga2o(g)2ga(g)+1/2o2(g)
7.gao、ga2o和ga等产物易于挥发，挥发物在炉膛内部自由扩散，一旦附着在模具口附近的晶体生长固液界面处，就会导致杂晶等缺陷的形成，严重影响生长出来晶体质量；此外，四处飘散的挥发物如果附着在观察窗上，还会影响晶体生长人员对晶体生长状态的观察，不利于对晶体生长质量的控制。
8.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

9.鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种螺旋式籽晶杆，旨在解决现有氧化镓晶体在制备过程中因挥发物自由扩散，导致氧化镓晶体出现杂晶等缺陷的问题。
10.本实用新型的技术方案如下：
11.一种螺旋式籽晶杆，其中，包括上直杆、下直杆以及位于所述上直杆和所述下直杆之间的螺旋杆。
12.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述螺旋杆包括一体成型的上螺旋杆和下螺旋杆，所述上螺旋杆的顶端与所述上直杆连接，所述下螺旋杆的底端与所述下直杆连接。
13.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的截面均为圆形，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆从上往下方向的投影为圆形。
14.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆从上到下的螺旋直径逐渐变大，所述下螺旋杆从上到下的螺旋直径逐渐变小。
15.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述螺旋式籽晶杆放置在保温材料的内部通腔内，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的最大螺旋直径小于等于所述保温材料的内部通腔的直径。
16.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的表面均设置有粗糙
颗粒。
17.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述粗糙颗粒为半球形颗粒、球形颗粒和多边形颗粒的中的一种或多种。
18.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的截面均为方形，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆从上往下方向的投影为圆形。
19.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的截面均为方形，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆从上往下方向的投影为方形。
20.所述的螺旋式籽晶杆，其中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的截面均为圆形，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆从上往下方向的投影为方形。
21.有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的螺旋式籽晶杆，创新性地提出了在上直杆和所述下直杆之间设置螺旋杆，通过所述螺旋杆来吸附晶体生长过程中的挥发物，可以有效的吸附从保温材料的内部通腔向上扩散以及向下飘落的挥发物，降低挥发物附着到晶体生长固液界面和观察窗上的概率，提高氧化镓单晶生长的成功率和晶体生长的实时观测效果。
附图说明
22.图1为本实用新型一种螺旋式籽晶杆较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
23.本实用新型提供一种螺旋式籽晶杆，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
25.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
26.现有技术通常采用导模法来批量制备大尺寸氧化镓晶体，导模法是一种成熟的单晶制备技术，氧化镓生长存在特殊性：在生长过程中，氧化镓会发生如下的分解反应：
27.ga2o3(s)2gao(g)+1/2o2(g)
28.2gao(g)ga2o(g)+1/2o2(g)
29.ga2o(g)2ga(g)+1/2o2(g)
30.gao、ga2o和ga等产物易于挥发(统称挥发物)，所述挥发物在炉膛内部自由扩散，一旦附着在模具口附近的晶体生长固液界面处，就会导致杂晶等缺陷的形成，严重影响生长出来晶体质量；此外，四处飘散的挥发物如果附着在观察窗上，还会影响晶体生长人员对晶体生长状态的观察，不利于对晶体生长质量的控制。
31.基于此，本实用新型提供了一种螺旋式籽晶杆，如图1所示，其包括上直杆10、下直杆20以及位于所述上直杆10和所述下直杆20之间的螺旋杆30。
32.本实施例通过创新性地在所述上直杆10和所述下直杆20之间设置螺旋杆30，通过所述螺旋杆30来吸附晶体生长过程中的挥发物，可以有效的吸附从保温材料的内部通腔向上扩散以及向下飘落的挥发物，降低挥发物附着到晶体生长固液界面和观察窗上的概率，提高氧化镓单晶生长的成功率和晶体生长的实时观测效果。
33.在一些实施方式中，如图1所示，所述螺旋杆30包括一体成型的上螺旋杆31和下螺旋杆32，所述上螺旋杆31的顶端与所述上直杆10连接，所述下螺旋杆32的底端与所述下直杆20连接，所述上螺旋杆31的底端与所述下螺旋杆32的顶端连接。
34.在本实施例中，所述上直杆10连接晶体生长炉顶部的升降装置，所述下直杆20用于固定籽晶，如图1所示，所述上螺旋杆31和所述下螺旋杆32的截面均为圆形，所述上螺旋杆31和所述下螺旋杆32从上往下方向的投影为圆形。所述螺旋式籽晶杆放置在保温材料的内部通腔内，所述上螺旋杆31从上到下的螺旋直径逐渐变大，所述下螺旋杆32从上到下的螺旋直径逐渐变小，也就是说，所述上螺旋杆31从上到下逐渐舒展，所述下螺旋杆32从上到下逐渐收缩。本实施例中，所述螺旋杆可以有效的吸附从保温材料的内部通腔向上扩散以及向下飘落的挥发物，降低挥发物附着到晶体生长固液界面和观察窗上的概率，提高氧化镓单晶生长的成功率和晶体生长的实时观测效果。
35.在一些具体的实施方式中，为了保证所述螺旋式籽晶杆能够在保温材料的内部通腔内上下移动，所述上螺旋杆31和所述下螺旋杆32的最大螺旋直径小于等于所述保温材料的内部通腔的直径。进一步地，为了保证所述螺旋杆能够充分吸附挥发物，所述上螺旋杆及下螺旋杆均能够铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部通腔。
36.在一些实施方式中，所述上螺旋杆和所述下螺旋杆的表面均设置有粗糙颗粒，所述粗糙颗粒可有效吸附晶体生长过程中的挥发物。作为举例，所述粗糙颗粒为半球形颗粒、球形颗粒和多边形颗粒的中的一种或多种，但不限于此。
37.在一些实施方式中，所述上直杆、下直杆以及所述螺旋杆均由铱金属材料制成。
38.在一些具体的实施方式中，所述螺旋式籽晶杆由上直杆、下直杆以及位于两者之间的上螺旋杆、下螺旋杆组成。上述上螺旋杆和下螺旋杆的表面粗糙，两者的截面为圆形，其中上螺旋杆从上到下逐渐舒展，下螺旋杆从上到下逐渐收缩，从上往下看上螺旋杆及下螺旋杆的投影是圆形，均能够铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部圆形通腔。
39.在一些具体的实施方式中，所述螺旋式籽晶杆由上直杆、下直杆以及位于两者之间的上螺旋杆、下螺旋杆组成。上述上螺旋杆和下螺旋杆的表面粗糙，两者的截面为圆形，其中上螺旋杆从上到下逐渐舒展，下螺旋杆从上到下逐渐收缩，从上往下看上螺旋杆及下螺旋杆的投影是方形，均能够铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部方形通腔。
40.在一些具体的实施方式中，所述螺旋式籽晶杆由上直杆、下直杆以及位于两者之间的上螺旋杆、下螺旋杆组成。上述上螺旋杆和下螺旋杆的表面粗糙，两者的截面为方形，其中上螺旋杆从上到下逐渐舒展，下螺旋杆从上到下逐渐收缩，从上往下看上螺旋杆及下螺旋杆的投影是方形，均能够铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部方形通腔。
41.在一些具体的实施方式中，所述螺旋式籽晶杆由上直杆、下直杆以及位于两者之间的上螺旋杆、下螺旋杆组成。上述上螺旋杆和下螺旋杆的表面粗糙，两者的截面为方形，其中上螺旋杆从上到下逐渐舒展，下螺旋杆从上到下逐渐收缩，从上往下看上螺旋杆及下螺旋杆的投影是圆形，均能够铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部圆形通腔。
42.综上所述，本实用新型提供的螺旋式籽晶杆，创新性地提出了在上直杆和所述下直杆之间设置螺旋杆，通过所述螺旋杆来吸附晶体生长过程中的挥发物，可以有效的吸附从保温材料的内部通腔向上扩散以及向下飘落的挥发物，降低挥发物附着到晶体生长固液界面和观察窗上的概率，提高氧化镓单晶生长的成功率和晶体生长的实时观测效果。
43.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。