【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳化硅生长，具体涉及一种碳化硅粉料制备设备及制备方法。
技术介绍
1、碳化硅因具有带隙宽[(2.3～3.3)ev]、热导率高(4.9w·cm-1k-1)、电子饱和漂移速率大(2×107cm/s)等优异的电学性能，故碳化硅在高温、高频、抗辐射、大功率应用场合下可作为理想的半导体材料，进而展现出巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
2、目前，常用于碳化硅晶体生长的方法是物理气相输送法(pvt法)，该方法包括三个步骤：碳化硅粉料的升华、升华物的输运、表面反应和结晶。在碳化硅晶体生长过程中，碳化硅粉料作为原料会对生长气相中si/c组分比例有显著影响，研究发现(无机材料学报，2003,18(4):737-742)，当晶体生长所用碳化硅粉料颗粒尺寸从2～3mm减小到0.06mm时，生长环境升华气相中的si/c比从1.3增加到4，故而当碳化硅粉料颗粒度小到一定程度，晶体生长环境中的si组分增大，在生长晶体表面形成一层si膜，诱发vls(vapor-liquid-solid)生长，使得生长的碳化硅晶体出现点缺陷、线缺陷等多种缺陷。
3、现有碳化硅粉料制备设备，在烧结碳化硅粉料的过程中，会使得坩埚侧壁附近位置温度较高而中心位置温度较低，存在明显的径向温度梯度，靠近坩埚侧壁的烧结烧料因过高温度而发生碳化，坩埚内局部烧料晶粒也因受热不均而烧结成块，这导致坩埚中边缘位置的碳化硅粉料颗粒尺寸难以增大，大颗粒碳化硅粉料集中于坩埚上层，而最终获得的碳化硅粉料存在粒度分布不均、局部碳、硅含量过高的问题。
4、因此，
技术实现思路
1、鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供了一种碳化硅粉料制备设备及制备方法，以用于解决现有技术中在烧结碳化硅粉料时因坩埚受热不均而出现碳化硅烧料粒度和元素分布不均的技术问题。
2、为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种碳化硅粉料制备设备，该碳化硅粉料制备设备包括：炉体、支撑机构、载料台和球状坩埚。
3、其中，支撑机构设置在所述炉体底部；载料台安装在所述支撑机构上，所述载料台位于所述加热腔内；球状坩埚固定于所述载料台上；并且，所述支撑机构上设置有第一驱动装置，所述载料台上转动安装有转轮，所述第一驱动装置与所述转轮传动连接，并驱使所述转轮围绕第一方向转动；所述球状坩埚上具有第一卡装结构，所述第一卡装结构环绕所述球状坩埚的球面设置；所述转轮外缘设置有第二卡装结构，所述第一卡装结构与所述第二卡装结构卡装配合，所述转轮转动时带动所述球状坩埚围绕第一方向转动。
4、在本专利技术一示例中，所述支撑机构上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述载料台围绕第二方向转动，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
5、在本专利技术一示例中，所述载料台上具有弧面槽体，所述转轮位于所述弧面槽体的底部。
6、在本专利技术一示例中，所述加热腔内壁呈球状弧面，所述球状弧面的球面度大于等于2π；所述加热装置沿所述球状弧面设置。
7、在本专利技术一示例中，所述加热腔的形状呈圆柱体；所述加热装置环绕设置在所述加热腔的周向外围。
8、在本专利技术一示例中，所述载料台上设置有集热罩，所述集热罩在所述载料台覆盖所述球状坩埚。
9、在本专利技术一示例中，所述球状坩埚包括第一坩埚和第二坩埚，所述第一坩埚和所述第二坩埚的形状呈半球体，所述第一坩埚和所述第二坩埚沿端面相对固定配合以形成球体。
10、在本专利技术一示例中，所述炉体还包括有进气通道、出气通道和温度测量装置，所述进气通道和所述出气通道设置在所述炉体外壁上，所述进气通道和所述出气通道与所述加热腔相连通，所述温度测量装置设置在所述炉体上，所述温度测量装置用于测量所述加热腔内的温度。
11、本专利技术还提供一种碳化硅粉料制备方法，该制备方法使用上述任一项实施例所述的制备设备制备碳化硅粉料，该制备方法包括：
12、将硅粉和碳粉按照si:c摩尔比为(1～1.1):1的比例均匀混合为烧结原料，将所述烧结原料装入至所述球状坩埚中；
13、将所述球状坩埚安装在所述炉体中的所述载料台上，并闭合所述炉体；
14、启动所述加热装置对所述球状坩埚中的所述烧结原料进行加热烧结；
15、其中，在所述加热烧结过程中，启动所述第一驱动装置驱使所述转轮转动，以带动所述球状坩埚围绕所述第一方向跟随旋转，所述球状坩埚的转速为0.25～25r/min。
16、在本专利技术一示例中，所述支撑机构上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述载料台围绕第二方向转动，所述第二方向与所述第一方向相垂直；其中，在所述加热烧结过程中，启动所述第二驱动装置驱使所述载料台转动，所述载料台的转速为0.5～10r/min。
17、本专利技术中碳化硅粉料制备设备及制备方法，在载料台上装配球状坩埚来盛放烧结原料，在加热烧结时通过驱动载料台上的转轮转动来带动球状坩埚旋转，从而使得球状坩埚中烧结原料在加热过程中受热均匀，有效减小了烧结原料在径向方向上的受热温度梯度，避免坩埚中成型的碳化硅粉料出现边缘碳化和局部烧结成块的现象，达到促进碳化硅粉料颗粒长大、元素分布均匀的效果。所以，本专利技术有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
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1.一种碳化硅粉料制备设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述支撑机构上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述载料台围绕第二方向转动，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
3.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述加热腔内壁呈球状弧面，所述球状弧面的球面度大于等于2π；所述加热装置沿所述球状弧面设置。
4.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述载料台上具有弧面槽体，所述转轮位于所述弧面槽体的底部。
5.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述加热腔的形状呈圆柱体；所述加热装置环绕设置在所述加热腔的周向外围。
6.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述载料台上设置有集热罩，所述集热罩在所述载料台覆盖所述球状坩埚。
7.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述球状坩埚包括第一坩埚和第二坩埚，所述第一坩埚和所述第二坩埚的形状呈半球体，所述第一坩埚和所述第二坩埚沿端面相对固定配合以形成球体。p>
8.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述炉体还包括有进气通道、出气通道和温度测量装置，所述进气通道和所述出气通道设置在所述炉体外壁上，所述进气通道和所述出气通道与所述加热腔相连通，所述温度测量装置设置在所述炉体上，所述温度测量装置用于测量所述加热腔内的温度。
9.一种碳化硅粉料制备方法，其特征在于，所述制备方法使用权利要求1至8任一项所述的制备设备制备碳化硅粉料，所述制备方法包括：
10.根据权利要求9所述碳化硅粉料制备方法，其特征在于，所述支撑机构上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述载料台围绕第二方向转动，所述第二方向与所述第一方向相垂直；
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅粉料制备设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述支撑机构上设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述载料台围绕第二方向转动，所述第二方向与所述第一方向相垂直。
3.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述加热腔内壁呈球状弧面，所述球状弧面的球面度大于等于2π；所述加热装置沿所述球状弧面设置。
4.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述载料台上具有弧面槽体，所述转轮位于所述弧面槽体的底部。
5.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述加热腔的形状呈圆柱体；所述加热装置环绕设置在所述加热腔的周向外围。
6.根据权利要求1所述碳化硅粉料制备设备，其特征在于，所述载料台上设置有集热罩，所述集热罩在所述载料台覆盖所述球状坩埚。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈豆，马远，潘尧波，
申请(专利权)人：中电化合物半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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