一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆的制作方法

1.本实用新型涉及氧化镓晶体技术领域，特别涉及一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆。


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：
[0004][0005][0006][0007]
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。
[0008]
因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

[0009]
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用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，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。
[0010]
本实用新型的技术方案如下：
[0011]
一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，包括中心杆以及环绕设置在所述中心杆周边的遮挡片组件。
[0012]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述中心杆上设置有支撑杆组件，所述遮挡片组件通过所述支撑杆组件环绕设置在所述中心杆周边。
[0013]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述支撑杆组件包括垂直设置在所述中心杆上的第一上支撑杆和第二上支撑杆，垂直设置在所述中心杆上且位于所述第一上支撑杆下方的第一下支撑杆，垂直设置在所述中心杆上且位于所述第二上支撑杆下方的第二下支撑杆；所述第一上支撑杆和第二上支撑杆以所述中心杆为对称轴对称设置，所述第一下支撑杆和第二下支撑杆以所述中心杆为对称轴对称设置。
[0014]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述遮挡片组件包括上遮挡片和下遮挡片，所述上遮挡片设置在所述第一上支撑杆和第二上支撑杆上，所述下遮挡片设置在所述第一下支撑杆和第二下支撑杆上。
[0015]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述上遮挡片和所述下遮挡片间隔设置。
[0016]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述上遮挡片与所述下遮挡片之间部分重叠。
[0017]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述上遮挡片和所述下遮挡片均为圆弧状。
[0018]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述上遮挡片和所述下遮挡片的表面均设置有粗糙颗粒。
[0019]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，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。
[0020]
所述用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，其中，所述支撑杆组件和遮挡片组件均由铱或铱合金材料制成。
[0021]
有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供的用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，创新性的提出了在中心杆上安装遮挡片组件来吸附晶体生长过程中的氧化镓挥发物，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氧化镓挥发物，降低氧化镓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
[0022]
图1为本实用新型一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0023]
本实用新型提供一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，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。
[0024]
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。
[0025]
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。
[0026]
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：
[0027][0028][0029][0030]
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。
[0031]
基于此，本实用新型提供了一种用于生长氧化镓晶体的籽晶杆，如图1所示，其包括中心杆10以及环绕设置在所述中心杆10周边的遮挡片组件20。
[0032]
本实施例通过创新性地在中心杆10周边安装遮挡片组件20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。
[0033]
在一些实施方式中，如图1所示，所述中心杆10上设置有支撑杆组件，所述遮挡片组件20通过所述支撑杆组件环绕设置在所述中心杆10周边。在本实施例中，所述中心杆10位于保温材料的内部通腔中，所述遮挡片组件20铺满所述中心杆10所在的保温材料的内部通腔，也就是说，所述保温材料的内部通腔基本被所述遮挡片组件20覆盖，从而使得所述遮挡片组件能够有效吸附从所述内部通腔向上扩散以及向下飘落的挥发物。
[0034]
在一些实施方式中，如图1所示，为便于所述遮挡片组件20环绕设置在所述中心杆10周边，在本实施例在所述中心杆上设置了支撑杆组件，所述支撑杆组件包括垂直设置在所述中心杆10上的第一上支撑杆31和第二上支撑杆32，垂直设置在所述中心杆10上且位于所述第一上支撑杆31下方的第一下支撑杆33，垂直设置在所述中心杆10上且位于所述第二上支撑杆32下方的第二下支撑杆34；所述第一上支撑杆31和第二上支撑杆32以所述中心杆10为对称轴对称设置，所述第一下支撑杆33和第二下支撑杆34以所述中心杆10为对称轴对称设置。
[0035]
具体来讲，所述第一上支撑杆31和所述第一下支撑杆33相互平行，且位于所述中心杆10同一侧的上下位置，所述第二上支撑杆32和所述第二下支撑杆34相互平行，且位于所述中心杆10另一侧的上下位置。较佳地，如图1所示，所述第一上支撑杆31与所述第二上支撑杆32在同一条直线上，所述第一下支撑杆33与所述第二下支撑杆34在同一条直线上。
[0036]
在本实施例中，如图1所示，所述遮挡片组件20包括上遮挡片21和下遮挡片22，所述上遮挡片21设置在所述第一上支撑杆31和第二上支撑杆上32，所述下遮挡片22设置在所述第一下支撑杆33和第二下支撑杆34上。
[0037]
在一些具体的实施方式中，如图1所述，所述上遮挡片21和所述下遮挡片22均为圆弧状，所述第一上支撑杆31和所述第二上支撑杆32上均匀地连接有若干片上遮挡片21，所述第一下支撑杆33和所述第二下支撑杆34上均匀地连接有若干片下遮挡片22，所述圆弧状
的上遮挡片与下遮挡片的内凹面均指向所述中心杆10，沿外部指向中心杆的方向，随着第一上支撑杆31和所述第二上支撑杆32上连接的上遮挡片21逐渐靠近所述中心杆10，所述第一上支撑杆31上距离所述中心杆最近的上遮挡片与所述第二上支撑杆32上距离所述中心杆最近的上遮挡片可组成一个上遮挡片圆环；相应地，沿外部指向中心杆的方向，随着第一下支撑杆33和所述第二下支撑杆34上连接的下遮挡片22逐渐靠近所述中心杆10，所述第一下支撑杆33上距离所述中心杆最近的下遮挡片与所述第二下支撑杆34上距离所述中心杆最近的下遮挡片可组成一个下遮挡片圆环。所述上遮挡片圆环与所述下遮挡片圆环能够更高效地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，从而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。
[0038]
在一些具体的实施方式中，所述上遮挡片通过焊接的方式固定连接在所述第一上支撑杆31和所述第二上支撑杆32上，所述下遮挡片通过焊接的方式固定连接在所述第一下支撑杆33和所述第二下支撑杆34上。
[0039]
在一些实施方式中，如图1所示，所述第一上支撑杆31、第二上支撑杆32、第一下支撑杆33和第二下支撑杆34的长度均小于保温材料的内部通腔的半径。
[0040]
在一些实施方式中，如图1所示，所述上遮挡片21和所述下遮挡片22间隔设置。本实施例为了充分高效地吸收挥发物，在所述中心杆的四周环绕设置了两层遮挡片；进一步地，为了节省遮挡片的耗材，本实施例所述上遮挡片21和所述下遮挡片22间隔设置。
[0041]
在一些具体的实施方式中，所述上遮挡片21和下遮挡片22正好铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部通腔，从上往下看，所述上遮挡片21和下遮挡片22之间部分重叠。
[0042]
在另一些具体的实施方式中，所述上遮挡片21和下遮挡片22正好铺满晶体生长过程中籽晶杆所在的保温材料的内部通腔，从上往下看，所述上遮挡片21和下遮挡片22之间没有重叠。
[0043]
在一些实施方式中，所述上遮挡片21和所述下遮挡片22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。
[0044]
在一些实施方式中，所述支撑杆组件和遮挡片组件均由铱或铱合金材料制成。
[0045]
综上所述，本实用新型创新性的提出了在中心杆上安装遮挡片组件来吸附晶体生长过程中的氧化镓挥发物，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氧化镓挥发物，降低氧化镓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。
[0046]
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。