【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体材料领域，具体涉及一种生长原料自动添加装置、自动添加生长原料的方法及应用。
技术介绍
1、gan是一种重要的宽禁带半导体材料，广泛用于制备高亮度发光二极管(light-emitting diode，led)、半导体激光器和大功率电子设备。传统方法采用氢化物气相外延(hydride vapor phase epitaxy，hvpe)方法高速生长gan以制备单晶氮化镓单晶衬底；然而，由于工艺条件难以控制，制备高质量的氮化镓单晶衬底非常困难。
2、为得到更高品质的gan，在传统的hvpe镓舟设计中引入cl2与金属镓的反应模式，即采用两种生长模式，氢化物气相外延(hvpe)方法在氮化镓基板的镓面生长gan，三卤化物气相外延(thvpe)方法在氮面生长gan，thvpe生长模式需要更高的温度，可以实现gan在n极性面上的生长，这样极化效应会改善，n极性可以长得出平面，ga面长出来的是六角金字塔，产品可以工作在更高的频率，提升品质。但两种生长模式在hcl/cl2与镓液在发生化学反应生成气态的gacl/gacl3的过程中，由于化学反应的不断消耗，镓液无法及时补充，不能持续地生成gacl/gacl3，而人工添加镓液会导致降温波动较大，降温后引起gan晶体生长时gan界面层的改变，之后再继续生长，会影响产品品质。故需要一种新的方法以满足在两种生长模式中及时添加镓液，从而实现高效持续地生长出gan晶体。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种生长原料自动添加
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术的第一个方面提供了一种生长原料自动添加装置，其包括：
4、输送通道；
5、第一气室，其用于容置第一生长源气体；
6、第二气室，其与所述第一气室导热连接，用于容置第二生长源气体；
7、第三气室，其与所述第一气室相邻设置，并与生长原料存储室连通，且用于容置第三气体；
8、其中，当所述第二气室内的第二生长源气体的温度高于所述第一气室内的第一生长源气体的温度时，所述第一气室进入膨胀状态并挤压所述第三气室，从而使所述第三气室内的至少部分第三气体进入所述生长原料存储室并向其中的生长原料施加压力，进而驱使其中的至少部分生长原料沿所述输送通道转移进入至少两个反应室。
9、在一些实施方案中，所述第一气室与第三气室之间经活动挡板或弹性膜相互密封隔离。
10、在一些实施方案中，所述第三气室设置在第一气室与第二气室之间，或者，第二气室与第一气室相邻设置。
11、在一些优选实施方案中，相邻设置的第二气室与第一气室之间经导热挡板相互密封隔离。
12、在一些实施方案中，所述第一生长源气体包括gacl，第二生长源气体包括gacl3。
13、在一些实施方案中，为使第三气体尽量不受热膨胀，第三气体为热膨胀系数为0.001/℃以下的惰性气体。
14、在一些实施方案中，所述第一生长源气体的温度为800-900℃。
15、在一些实施方案中，所述第二生长源气体的温度为1200-1400℃。
16、在一些实施方案中，所述生长原料包括镓液或铝液；当生长原料为铝液时，半导体膜层可以为a1n晶体。
17、本专利技术的第二个方面提供了一种自动添加生长原料的方法，所述方法是基于前述生长原料自动添加装置实施的，所述方法包括：
18、向第一气室、第二气室内分别输入第一生长源气体、第二生长源气体；其中，所述第二生长源气体的温度高于第一生长源气体的温度，所述第二气室与第一气室导热连接，从而使第一气室进入膨胀状态并挤压与第一气室相邻设置的第三气室，以驱使第三气室内的至少部分第三气体进入生长原料存储室并向其中的生长原料施加压力，进而驱使其中的至少部分生长原料沿输送通道转移进入至少两个反应室。
19、在一些实施方案中，所述自动添加生长原料的方法还包括如下步骤：
20、s11：向所述第一反应室内通入第一反应气，使生长原料与第一反应气在第一反应室内反应生成第一生长源气体，并使第一生长源气体进入与第一反应室连通的第一气室。
21、s12：向所述第二反应室内通入第二反应气，使生长原料与第二反应气在第二反应室内反应生成第二生长源气体，并使第二生长源气体进入与第二反应室连通的第二气室。
22、在一些优选实施方案中，所述第一反应气包括载气和hcl，第二反应气包括载气和cl2。
23、在一些优选实施方案中，所述第一生长源气体包括gacl，第二生长源气体包括gacl3。
24、进一步地，所述第一生长源气体的温度为800-900℃，第二生长源气体的温度为1200-1400℃。
25、在一些优选实施方案中，为使第三气体尽量不受热膨胀，第三气体为热膨胀系数为0.001/℃以下的惰性气体，惰性气体包括氮气、氦气或氩气。
26、在一些优选实施方案中，所述生长原料包括镓液与铝液。
27、本专利技术的第三个方面提供了一种生长源发生装置，其包括：
28、前述生长原料自动添加装置；
29、生长原料存储室，与所述生长原料自动添加装置连通，用于存储生长原料；
30、至少两个反应室，与所述生长原料存储室连通，用于基于所述生长原料，生成生长源；其中，所述生长源包括所述第一生长源气体与所述第二生长源气体。
31、在一些实施方案中，所述至少两个反应室包括第一反应室与第二反应室，第一气室与第一反应室连通，第二气室与第二反应室连通。
32、所述生长源发生装置还包括第一进气通道与第二进气通道，第一进气通道用于将第一反应气传输至第一反应室，第二进气通道用于将第二反应气传输至第二反应室。
33、进一步地，所述第一生长源气体为第一反应室内的生长原料与第一反应气的反应产物；第二生长源气体为第二反应室内的生长原料与第二反应气的反应产物。
34、在一些实施方案中，所述生长源发生装置还包括第一输送通道与第二输送通道，第一反应室包括第一生长容器，第二反应室包括第二生长容器，生长原料分别沿第一输送通道、第二输送通道转移进入第一生长容器、第二生长容器。
35、在一些优选实施方案中，所述第一生长容器与第二生长容器为碗状结构。
36、在一些实施方案中，所述生长源发生装置还包括第一阀门与第二阀门，第一阀门设置于第一输送通道上，第一阀门用于控制第一输送通道与第一生长容器的通断，从而控制生长原料的输送；第二阀门设置于第二输送通道上，第二阀门用于控制第二输送通道与第二生长容器的通断，从而控制生长原料的输送。
37、在一些实施方案中，所述生长源发生装置还包括第一通道与第二通道，第一气室与第一反应室通过第一通道连通，第二气室与第二反应室通过第二通道连通，第一通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生长原料自动添加装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的生长原料自动添加装置，其特征在于，所述第一气室与所述第三气室之间经活动挡板或弹性膜相互密封隔离；
3.一种自动添加生长原料的方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1或2所述的生长原料自动添加装置实施的，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.一种生长源发生装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的生长源发生装置，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的生长源发生装置，其特征在于，所述生长源发生装置还包括第一输送通道与第二输送通道，所述第一反应室包括第一生长容器，所述第二反应室包括第二生长容器，所述生长原料分别沿所述第一输送通道、所述第二输送通道转移进入所述第一生长容器、第二生长容器；
8.根据权利要求7所述的生长源发生装置，其特征在于，
9.一种生长系统，包括晶体生长装置，其特征在于，还包括权利要求5-8中任一项所述的生长源发生装置，所述生长源发生装置与晶体生长装置
10.根据权利要求9所述的生长系统，其特征在于，所述晶体生长装置包括托盘、第一输出通道以及第二输出通道，所述托盘设置于所述晶体生长区内，所述托盘用于固定籽晶，所述籽晶竖直放置；其中，从所述第一输出通道输出的第一生长源进入所述籽晶的第一面，从所述第二输出通道输出的第二生长源进入所述籽晶的第二面。
...【技术特征摘要】
1.一种生长原料自动添加装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的生长原料自动添加装置，其特征在于，所述第一气室与所述第三气室之间经活动挡板或弹性膜相互密封隔离；
3.一种自动添加生长原料的方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1或2所述的生长原料自动添加装置实施的，所述方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.一种生长源发生装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的生长源发生装置，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的生长源发生装置，其特征在于，所述生长源发生装置还包括第一输送通道与第二输送通道，所述第一反应室包括第一生长容器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，周靖焱，李观超，杜强强，
申请(专利权)人：苏州纳维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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