一种PVT法生长AlN单晶的籽晶固定装置

本技术属于半导体材料，涉及一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置。

背景技术：

1、氮化铝作为第三代宽禁带半导体材料，具有高禁带宽度(6.2ev)、高热导率、高击穿场强、良好的紫外透过率、化学和热稳定性等优异性能，是高温、高频、高功率电子器件以及高a1组分深紫外光电器件的理想衬底。其生长方法包括了直接氮化法、mocvd法、气相外延法以及pvt法。pvt法因具有结晶质量高、杂质含量少等优点，逐渐成为生长aln单晶衬底的主要方法。但pvt法中仍存在很多生长难点，例如易滋生多晶、坩埚易融、难以扩径、籽晶易掉易偏等问题，其中首要解决的问题是籽晶易掉易偏。

2、在aln生长过程中，籽晶一般位于坩埚顶部，并且生长面朝下进行放置，这样有利于下方原料升华传输到生长面。籽晶的背面一般通过高温胶进行粘接，当高温胶在不可抗力作用下失效时，会出现籽晶掉落的现象，当籽晶掉到原料表面时，便失去了诱导效力，即生长失败。在保证籽晶不掉落的前提下，由于生长过程中伴随气体的流动，气流也可能使籽晶偏移出中心位置，从而导致籽晶受热不均衡现象。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本实用新型提供了一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，能够有效地防止籽晶掉落，同时固定籽晶位置，保证籽晶位置不偏移或波动。所述籽晶固定装置呈同心圆状，易加工,上下环板不仅能固定籽晶托，还能抑制钨件在升温过程中导致的热变形，从而有效卸去籽晶托在升温过程中产生的热应力，防止籽晶的开裂。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

3、一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，包括同心设置的籽晶托、上环板和下环板；所述上环板和下环板的外径均与坩埚内径相同；所述籽晶托下表面粘接籽晶；所述上环板和下环板分别夹持在所述籽晶托边部上下两侧，所述籽晶托边部沿周向设置有环状凸缘；所述下环板的上表面与所述上环板的下表面相贴合；

4、所述下环板内周沿轴向由下向上依次设置有多个外径递增的环形凹台，所述多个外径递增的环形凹台分别容纳籽晶边部、籽晶托下边部和环状凸缘下边部；最底部的环形凹台的高度大于籽晶厚度、外径大于籽晶外径，内径小于籽晶外径；

5、所述上环板的内周沿轴向由下向上依次设置有多个外径递减的环形凹台，所述多个外径递减的环形凹台分别与环状凸缘上边部、籽晶托上边部相适配。

6、上环板和下环板相互贴合接触，能够起到双层防滑作用。

7、优选的，所述下环板的最小内径比籽晶内径小1.5-2mm。下环板最底部的环形凹台能够保证胶层失效时，籽晶不会掉落，仍能起到诱导生长的作用，上下环板内侧的多个环形凹台均是起固定作用。

8、更为优选的，所述下环板的最小内径比籽晶外径小1.5mm。

9、优选的，所述下环板最底部的环形凹台的高度为籽晶厚度的11/10。

10、优选的，所述籽晶托、上环板和下环板均为纯钨件。

11、优选的，所述籽晶托和环状凸缘一体成型。

12、优选的，所述籽晶托外部的环状凸缘径向环宽为籽晶托半径的1/9-1/8。

13、所述上环板和下环板分别与坩埚顶部活动连接。

14、本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

15、(1)本实用新型采用设计有环形凹台的上下环板将籽晶与籽晶托进行固定，避免籽晶掉落，同时，能够固定籽晶位置，保证籽晶不出现偏移或波动的现象。

16、(2)本实用新型的籽晶固定装置呈同心圆状，易加工,同时由于使用上下两层夹板固定了籽晶托，也减缓了钨件在升温过程中导致的热变形，有效卸去了升温过程中产生的热应力，防止籽晶的开裂。

技术特征：

1.一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，包括同心设置的籽晶托、上环板和下环板；所述上环板和下环板的外径均与坩埚内径相同；所述籽晶托下表面粘接籽晶；所述上环板和下环板分别夹持在所述籽晶托边部上下两侧，所述籽晶托边部沿周向设置有环状凸缘；所述下环板的上表面与所述上环板的下表面相贴合；

2.根据权利要求1所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述下环板的最小内径比籽晶内径小1.5-2mm。

3.根据权利要求2所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述下环板的最小内径比籽晶外径小1.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述下环板最底部的环形凹台的高度为籽晶厚度的11/10。

5.根据权利要求1所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述籽晶托、上环板和下环板均为纯钨件。

6.根据权利要求1所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述环状凸缘的径向环宽为籽晶托半径的1/9-1/8。

7.根据权利要求1所述的一种pvt法生长aln单晶的籽晶固定装置，其特征在于，所述籽晶托和环状凸缘一体成型。

技术总结本技术提供了一种PVT生长AlN单晶的籽晶固定装置，包括同心设置的籽晶托、上环板和下环板；所述籽晶托下表面粘接籽晶；所述上环板和下环板分别夹持在所述籽晶托边部上下两侧，所述下环板的上表面与所述上环板的下表面相贴合；所述上环板和下环板的内周分别设置有多个与籽晶边部相适配的环形凹台。所述籽晶固定装置呈同心圆状，易加工；不仅能够有效地防止籽晶掉落，同时固定籽晶位置，保证籽晶位置不偏移或波动，还能抑制钨件在升温过程中导致的热变形，从而有效卸去籽晶托在升温过程中产生的热应力，防止籽晶的开裂。技术研发人员：张雷,曹文豪,王守志,王国栋,俞娇仙,徐现刚受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：20231109技术公布日：2024/5/27