本实用新型专利技术提供一种GaN单晶生长装置的加热装置，包括一密闭高压釜以及位于高压釜外部的加热装置，高压釜固定安装于热等静压容器内部，高压釜外侧设有一气体导流罩，热等静压容器内部还设有一气体循环装置，以实现高压釜外部气体的对流循环。本实用新型专利技术能够通过设置加热装置，实现对使得高压釜上下两部分之间的阶跃温差，进而加速GaN单晶的快速生长；通过设置绝热层，避免了高压釜外部温度影响高压釜内部温度；通过设置加热装置和气体循环装置，实现了通过加热装置控制高压釜内部压强，气体循环装置控制高压釜外部压强，以实现高压釜外部的压力始终大于高压釜内的压力，使得高压釜处于外压工况，保证了高压釜的安全，提高了生产效率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种GaN单晶生长装置的加热装置
[0001]本技术涉及在超临界流体中生长材料的
，具体涉及一种GaN单晶生长装置的加热装置。
技术介绍
[0002]第三代半导体材料是以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、金刚石、氧化锌为代表的宽禁带半导体材料，是世界各国半导体领域研究的热点。氮化镓具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能，在光电子器件、电力电子、射频微波器件、激光器和探测器等方面具有广阔的市场前景。
[0003]由于热等静压容器内是密闭环境，但现有技术中，无对流散热，高压釜原料区和生长区之间的温度差很难实现。
[0004]现有技术中，公开号为CN109930202A的中国专利文献公开了一种适合氨热法生成氮化镓单晶制品的热等静压装置，其主要由内部设置热区的工作缸，置于所述的热区中的生成直径为200～400mm或更大规格的相应尺寸的氮化镓单晶生长容器以及工作缸外部装有通过管路对工作缸的内筒、上端盖、下端盖、上冷却套和下冷却套进行冷却的冷却水泵组成，其不足之处在于：1.在热等静压容器内增设冷却水系统结构复杂，2.连接处容易发生泄漏风险，给热等静压容器和GaN单晶生长用高压釜带来安全隐患。
[0005]为了克服现有技术的缺陷，目前急需一种温度可控、结构简单的在热等静压容器内生长GaN单晶的装置。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本技术要解决的问题是提供一种GaN单晶生长装置的加热装置。
[0007]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种GaN单晶生长装置的加热装置，包括一密闭高压釜以及位于高压釜外部的加热装置，所述高压釜固定安装于热等静压容器内部，所述高压釜外侧设有一气体导流罩，所述热等静压容器内部还设有一气体循环装置，以实现高压釜外部气体的对流循环。
[0008]所述气体导流罩包括一端开口的罩体，套设于热等静压容器以及高压釜之间。
[0009]所述气体导流罩包括导流罩端盖和导流罩筒体，所述气体导流罩端盖中部设有一通孔，以实现气体导流罩内外的空气流通；
[0010]所述气体导流罩的材质是采用不锈钢、高温镍合金、钼合金或石墨等非透气型耐热材料。
[0011]所述气体循环装置设置于气体导流罩封闭一侧的内外两侧，用于实现高压釜外部空气在气体导流罩上部与下部之间的对流循环，使得对热等静压容器与高压釜之间的温度稳定控制，以实现对高压釜轴向温度的精确控制在100℃以下。
[0012]所述加热装置包括位于高压釜上下两侧的上部电阻丝支架和下部电阻丝支架，所述上部电阻丝支架和下部电阻丝支架在高压釜外侧轴向分段设置，所述电阻丝支架的内侧
均固定安装有至少一组的加热电阻丝，以实现对高压釜上下两部分分别进行加热，并使高压釜上下两部分产生阶跃温差；
[0013]所述加热装置上下端设有绝热层，用于防止外界温度对高压釜内部温度的影响，所述绝热层由上到下依次为顶部绝热层、釜体上部绝热层、中部绝热层、釜体下部绝热层和位于高压釜支架上部的底部绝热层，其中，所述上部电阻丝支架和下部电阻丝支架之间设有中部绝热层，使得高压釜上下两部分之间的阶跃温差，进而加速GaN单晶的快速生长。
[0014]所述上部电阻丝支架和下部电阻丝支架以及绝热层为同一种材料，所述电阻丝支架和绝热层的材料为硅酸铝、氧化锆、氮化铝或氧化铝制品的其中之一。
[0015]所述高压釜内通过一带通孔的隔板分割为第一反应腔和第二反应腔。
[0016]所述第一反应腔内设有用于盛装GaN单晶生长所需的多晶培养料以及用于调节多晶培养料在溶剂内的溶解度的矿化剂，所述溶剂为超临界氨流体溶液。
[0017]所述第二反应腔内设有用于GaN单晶生长的籽晶。
[0018]所述高压釜固定安装于热等静压容器内部的高压釜支架上。
[0019]高压釜内部压强通过加热装置的加热温度控制，所述热等静压容器内填充有惰性气体，高压釜外部压强通过高压釜外部的惰性气体量和气体循环装置对高压釜外部的对流循环实现的温度控制，以实现高压釜外部的压力始终大于高压釜内的压力，使得高压釜处于外压工况。
[0020]其中，热等静压容器内的温度维持在100度以下，热等静压容器内压力与高压釜内压力差值不大于20MPa。
[0021]本技术具有的优点和积极效果是：
[0022](1)本技术通过加热装置和绝热层，实现对使得高压釜上下两部分之间的阶跃温差，进而加速GaN单晶的快速生长。
[0023](2)本技术通过绝热层，避免了高压釜外部温度影响高压釜内部温度。
[0024](3)本技术通过设置加热装置和气体循环装置，实现了通过加热装置控制高压釜内部压强，气体循环装置控制高压釜外部压强，以实现高压釜外部的压力始终大于高压釜内的压力，使得高压釜处于外压工况，保证了高压釜的安全，提高了生产效率。
附图说明
[0025]图1是本技术的一种GaN单晶生长装置的加热装置的整体结构图；
[0026]图2是本技术的一种GaN单晶生长装置的加热装置的热等静压容器的内部结构示意图；
[0027]图3是本技术的一种GaN单晶生长装置的加热装置的气体循环装置的气体循环方向示意图；
[0028]图中：
[0029]1，热等静压容器、101，高压釜支架、102，高压釜、1021，第一反应腔、1022，隔板、1023，第二反应腔；
[0030]2，加热装置、201，上部电阻丝支架、202，下部电阻丝支架、203，加热电阻丝、204，多晶培养料、205,籽晶、206，绝热层、2061，顶部绝热层、2062，上部绝热层、2063，中部绝热层、2064，下部绝热层、2065，底部绝热层；
[0031]3，气体循环装置、301，气体导流罩、302，导流罩端盖、303，导流罩筒体、304，通孔、305，内循环装置、306，电机、307，风扇、308，外循环装置、309，气体循环压缩机、310，进气管、311，出气管、312，进气孔、313，出气孔。
具体实施方式
[0032]如图1至图3所示，本技术提供一种GaN单晶生长装置的加热装置，包括一密闭高压釜102以及位于高压釜102外部的加热装置2，所述高压釜102固定安装于热等静压容器1内部，所述高压釜102外侧设有一气体导流罩301，所述热等静压容器1内部还设有一气体循环装置3，以实现高压釜102外部气体的对流循环。
[0033]所述气体导流罩301包括一端开口的罩体，套设于热等静压容器1以及高压釜102之间。
[0034]所述气体导流罩301包括导流罩端盖302和导流罩筒体303，所述气体导流罩301端盖302中部设有一通孔304，以实现气体导流罩301内外的空气流通；
[0035]所述气体导流罩301的材质是采用不锈钢、高温镍合金、钼合金或石墨等非透气型耐热材料。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种GaN单晶生长装置的加热装置，其特征在于，包括一密闭高压釜(102)以及位于高压釜(102)外部的加热装置(2)，所述高压釜(102)固定安装于热等静压容器(1)内部，所述高压釜(102)外侧设有一气体导流罩(301)，所述热等静压容器(1)内部还设有一气体循环装置(3)，以实现高压釜(102)外部气体的对流循环。2.根据权利要求1所述的一种GaN单晶生长装置的加热装置，其特征在于，所述气体导流罩(301)包括一端开口的罩体，套设于热等静压容器(1)以及高压釜(102)之间。3.根据权利要求1所述的一种GaN单晶生长装置的加热装置，其特征在于，所述气体循环装置(3)设置于气体导流罩(301)封闭一侧的内外两侧，用于实现高压釜(102)外部空气在气体导流罩(301)上部与下部之间的对流循环。4.根据权利要求1所述的一种GaN单晶生长装置的加热装置，其特征在于，所述加热装置(2)包括位于高压釜(102)上下两侧的上部电阻丝支架(201)和下部电阻丝支架(202)，所述上部电阻丝支架(201)和下部电阻丝支架(202)在高压釜(102)外侧轴向分段设置。5.根据权利要求4所述的一种GaN单晶生长装置的加热装置，其特征在于，所述电阻丝支架的内侧均固定安装有至少一组的加热电阻丝(203)，以实现对高压釜(102)上下两部分分别进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：高明哲，
申请(专利权)人：上海玺唐半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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