【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生长加厚β相氧化镓单晶的方法及模具，属于单晶生长。
技术介绍
1、β相氧化镓（β-ga2o3）单晶是一种宽禁带半导体单晶材料，拥有4.8ev的禁带宽度，具有较高的耐压性能，非常适用于光电器件和高功率器件中。ga2o3材料具有5种同分异构体，分别属于为α、γ、β、δ和ε晶相，其中β-ga2o3单晶为单斜结构，具有最稳定的物理性质和化学性质。近几年，随着β-ga2o3单晶外延技术的发展，相关器件也逐渐展露出优势，在击穿电压等相关性能指标上快速提升，引起了研究学者的广泛关注。
2、β-ga2o3单晶生长难度比较大，虽然导模法已经被证明是一种适用于该晶体生长的方法，但国际上也仅有寥寥几家单位可生产β-ga2o3单晶衬底片。
3、氧化镓的熔点高达18000c以上，β-ga2o3单晶生长时需采用铱金属坩埚，生长时氧化镓原料挥发分解，挥发出的原料对铱金属具有腐蚀性，原料分解出的氧气也会氧化铱坩埚，所以β-ga2o3单晶生长时铱损耗不可避免，使单晶成本大幅增高，阻碍了β-ga2o3单晶的实用化进程，如何降低单晶成本是我们急需要考虑的问题，如果增加单次生长晶体的厚度，可有效降低单晶衬底的成本。
4、导模法生长β-ga2o3单晶是需要模具的，常规采用的模具在长度方向上一般是等厚的，如cn207919017u，cn 214458442u的专利申请，生长晶体的厚度与模具厚度一致。但是，采用导模法进行β-ga2o3单晶生长时，易出现开裂和孪晶的现象，对生长工艺要求比较高。特别是导模法生长氧化镓单晶时，
技术实现思路
1、鉴于现有技术导模法生长β-ga2o3单晶时成本较高的问题，本专利技术提供一种生长加厚β相氧化镓单晶的方法及模具，使用增厚设计的模具，采用导模法生长增厚的β-ga2o3单晶，降低β-ga2o3单晶衬底片的成本。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：一种生长加厚β相氧化镓单晶的方法，步骤如下：
3、步骤1、将模具和坩埚一起浸入酒精中，80℃下超声清洗半小时，取出后晾干，将模具和坩埚放进铱金处理炉中，炉内抽真空度至1-3pa，充入0.05-0.09mpa的二氧化碳，以100℃/h-300℃/h加热至1600℃-1700℃，保温5h-8h，采用100℃/h-300℃/h降至室温，将模具和坩埚从铱金处理炉中取出；
4、步骤2、将模具固定在坩埚的底部中心；
5、步骤3、将坩埚和模具浸入酒精中，80℃下超声清洗半小时，取出后晾干，将模具和坩埚放进铱金处理炉中，抽真空至炉内真空度到1-3pa，充入0.05-0.09mpa的二氧化碳，以100℃/h-300℃/h加热至1600℃-1700℃，保温5h-8h，采用100℃/h-300℃/h降至室温，将模具和坩埚从铱金处理炉中取出；
6、步骤4、根据生长晶体尺寸，将坩埚中放入500g-1kg氧化镓原料，在籽晶杆上安装[010]晶向、（001）面的籽晶；
7、步骤5、将坩埚和模具放入单晶生长炉中，对单晶生长炉抽真空后，充入二氧化碳保护气体，至炉腔压强为0.08mpa-0.16mpa，以200-600ºc/h的速度，使炉体升温至1800-1950ºc，保温2-6h，使原料充分融化；
8、步骤6、以200-500ºc /h的速度，使炉体升温至1800-1950ºc，保温2-6h，将籽晶缓慢放入模具中心至籽晶接触模具，待籽晶底部融化3-10mm后，以5-15mm/h的速率向上提拉籽晶，同时以5-15ºc /h的降温速率进行炉体降温；
9、步骤7、晶体放肩过程中，β-ga2o3单晶的厚度与模具等厚，β-ga2o3单晶从模具中心向模具边缘扩展生长，β-ga2o3单晶随模具两侧边缘逐渐增厚，实现增加厚度的β-ga2o3晶体的生长；
10、步骤8、放肩结束后，晶体进入等径生长阶段，通过调整炉体降温程序，使晶体进行等宽度生长；
11、步骤9、待晶体生长完毕，将晶体完全提拉出至模具上方，以200-500ºc /h的速度，使生长炉降温，生长完成。
12、一种生长加厚β相氧化镓单晶的模具，所述模具由两片铱片组成，所述铱片一面为平面，另一面的中间面为平面，所述中间面的两侧面为斜面ⅰ，所述铱片的上端面为斜面ⅱ，两片铱片平面对应间距设置，两片铱片斜面ⅱ构成带供料缝2的v型槽。
13、本专利技术的产生的技术效果是：1、通过使用本专利技术增厚结构的模具，可在微正压条件下生长β-ga2o3单晶，无孪晶，无多晶。2、采用本专利技术增厚结构的模具，使生长的β-ga2o3单晶的厚度从6mm增厚至16mm，有效降低β-ga2o3单晶衬底片的成本。
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1.一种生长加厚β相氧化镓单晶的方法，其特征在于：步骤如下：
2.一种生长加厚β相氧化镓单晶的模具，其特征在于：所述模具（1）由两片铱片（1-1）组成，所述铱片（1-1）一面为平面，另一面的中间面（1-1-1）为平面，所述中间面（1-1-1）的两侧面为斜面Ⅰ（1-1-2），所述铱片（1-1）的上端面为斜面Ⅱ（1-1-3），两片铱片（1-1）平面对应间距设置，两片铱片（1-1）斜面Ⅱ（1-1-3）构成带供料缝（2）的V型槽。
3.根据权利要求2所述的一种生长加厚β相氧化镓单晶的模具，其特征在于：所述铱片（1-1）的中间面（1-1-1）的宽度为8mm-12mm，中间面（1-1-1）的厚度为6mm，两侧的斜面Ⅱ（1-1-3）展开的厚度为16mm，斜面Ⅱ（1-1-3）展开的角度为12度-13度。
【技术特征摘要】
1.一种生长加厚β相氧化镓单晶的方法，其特征在于：步骤如下：
2.一种生长加厚β相氧化镓单晶的模具，其特征在于：所述模具（1）由两片铱片（1-1）组成，所述铱片（1-1）一面为平面，另一面的中间面（1-1-1）为平面，所述中间面（1-1-1）的两侧面为斜面ⅰ（1-1-2），所述铱片（1-1）的上端面为斜面ⅱ（1-1-3），两片铱片（1-1）平面对...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍晓青，王健，王英民，张胜男，李宝珠，程红娟，张弛，于凯，刘峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：
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