【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳化硅材料，特别是涉及一种碳化硅单晶的制备方法。
技术介绍
1、sic材料以其特有的大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特性，成为制作高温、高频、大功率、抗辐照、短波发光及光电集成器件的理想材料。sic材料独特的物理性能决定了其在人造卫星、火箭、雷达、通讯、战斗机、无干扰电子点火装置、喷气发动机传感器等重要领域的应用。因此各个国家的研发人员都对其进行了相关技术研究。
2、为了优化碳化硅粉料制备碳化硅单晶的过程，目前的电感炉方案为通过在坩埚下部支撑台增加螺旋提升装置，在生长过程中通过电机提升坩埚位置的方式，改变粉料与高温区的相对位置，提高粉料的分解效率；或者在设备上增加高温传感器和电机提升台的方式，实时优化粉料在高温区的位置，用以提高粉料的利用率。但是该方式在改变粉料在高温区的相对位置的情况下，会导致籽晶生长面前端与高温区的位置发生变化，当籽晶与高温区位置偏高时，温度降低，生长缺陷的概率增加。中国专利cn110055583b公开了一种用于长晶的装置，包括坩埚，坩埚内相对设置用于装载原料的装料部和籽晶，装料部可通过调节机构向籽晶方向往复移动，加热装置通过感应加热方式加热坩埚使得升华原料从气体出口流出后气相传输至籽晶表面长晶，该长晶装置可精确自动控制装料部在热场中的位置，长晶环境稳定，生长的晶体的质量高，可充分挥发长晶原料，提高了长晶原料的利用率。但是涉及重量传感器、高温传感器和螺旋电机的使用，设备成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种碳化硅单晶的制备方法，包括以下步骤：
3、（1）在石墨坩埚中设置弹簧，弹簧的一端与石墨坩埚的底部连接，弹簧的另一端设置有用于支撑碳化硅粉料的载体，碳化硅粉末与石墨坩埚顶部的籽晶相对；
4、（2）将碳化硅粉料放置于载体上，然后将石墨坩埚放置于电感炉中，此时碳化硅粉末的最上方位于电感炉的高温区，放置完成后，电感炉开始加热；
5、（3）加热过程中，碳化硅粉料开始升华至籽晶表面长晶，载体上碳化硅粉末的重量减少，弹簧压缩量开始变小，载体上升，此时载体上剩余的碳化硅粉末位于电感炉的高温区；
6、（4）继续加热，直至载体上的碳化硅粉末升华完毕。
7、本专利技术中电感炉的高温区主要是指电感炉感应线圈的位置。
8、优选的，步骤（1）中弹簧的材料为碳碳复合材料。
9、本专利技术中使用的碳碳复合材料具有具有优异的性能，如比重轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好、摩擦性好等，是一种多功能、可设计、结构与功能兼备的新材料，例如中国专利cn107285796a公开了一种碳基复合材料螺旋弹簧，其耐受温度可到2800，除碳元素外不必担心引入其他金属等杂质。
10、优选的，步骤（1）中弹簧的弹性系数为0.01-50n/mm。
11、优选的，步骤（1）中载体为石墨片、上开口石墨桶、多孔石墨筒中的一种。
12、本专利技术中的载体不限于以上三种，只要是石墨类空心载体均可。
13、优选的，步骤（2）中碳化硅粉料的质量为2-8kg。
14、优选的，步骤（2）中电感炉的加热温度为2200-2500℃。
15、优选的，步骤（2）中碳化硅粉体的分解速率为1-100g/h。
16、因此，本专利技术采用上述结构的一种碳化硅单晶的制备方法，具有以下有益效果：
17、（1）本专利技术通过在粉料底部引入碳碳复合材料的弹簧，可以通过粉料部分升华后，重量降低，弹簧伸缩量增加，将粉料中下部区域上升到高温区，继续保持粉料分解速率，保证长晶速率不会因为粉料的分解效率下降而降低。
18、（2）本专利技术通过碳碳复合材料弹簧的伸缩量调节粉料在电感炉中高温区的相对位置，与达到相同工艺效果的设备相比，可以免去设备升降机械制造复杂程度及后期维护保养成本。
19、（3）本专利技术能够实现粉料在整个生长过程中均处于高温区，保证粉料在生长周期的分解速率，并提高的粉料利用率。
20、（4）本专利技术的晶体生长后期长晶速率波动较小，提高长晶效率。
21、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中弹簧的材料为碳碳复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中弹簧的弹性系数为0.01-50N/mm。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中载体为石墨片、上开口石墨桶、多孔石墨筒中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中碳化硅粉料的质量为2-10kg。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中电感炉的加热温度为2200-2500℃。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中碳化硅粉体的分解速率为1-100g/h。
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中弹簧的材料为碳碳复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中弹簧的弹性系数为0.01-50n/mm。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中载体为石墨片、上开口...
【专利技术属性】
技术研发人员：高宇鹏，魏汝省，毛开礼，李天，戴鑫，乔亮，
申请(专利权)人：山西烁科晶体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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