一种三族氮化物晶体生长装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及氮化物单晶半导体材料领域，具体地说是一种氮化物单晶生长装置。
【背景技术】
[0002]近年来，三族氮化物单晶在蓝色白色LEDs、紫外激光器及其他半导体器件领域具有广泛的应用。传统的氮化镓制备方法采用气相法，具体做法为在蓝宝石或SiC等异质衬底上沉积氮化镓薄膜。由于异质衬底具有不同的热膨胀系数及晶格常数，此类方法制备的氮化镓薄膜普遍存在较高位错密度，晶体质量较差。除了气相法外，还开发了液相法。钠助熔剂法(Na Flux)作为液相法的一种，使用金属钠作为助熔剂，可以使晶体合成温度降低到900°C以内，且晶体生长所需压力降低至4~5MPa，是一种具有相对温和生长条件的氮化镓晶体生长方法。另外，与气相法相比，液相法可以合成位错密度较低的高质量氮化镓晶体。
[0003]传统的钠助熔剂法反应釜为固定的反应釜，反应过程中，反应釜是固定不动的，通过通入氮气并在釜体周围加热来达到生长所需条件，此种反应釜缺乏溶液搅拌，反应物溶解度低，且气液界面高浓度的N难以进入溶液内部参与反应，所合成的氮化镓晶体存在N空位等晶体质量问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种三族氮化物晶体生长装置，通过带动反应釜转动，从而使得反应釜内的溶液翻滚，反应物更加充分均匀分布。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案:
一种三族氮化物晶体生长装置，包括反应釜，该反应釜内设有晶种模板，所述反应釜与滚动驱动装置连接，该滚动驱动装置带动反应爸转动。
[0006]所述滚动驱动装置带动反应釜水平方向滚动，或者与水平方向成倾斜角度方向滚动。
[0007]所述反应釜的轴线方向的两端侧设置有滚动轴，该滚动轴与滚动驱动装置连接。
[0008]所述反应釜上装设有传动带，反应釜通过该传动带与滚动驱动装置连接。
[0009]所述反应釜的外壁上设有导轮，该导轮与滚动驱动装置连接。
[0010]所述反应釜的内壁为但不限于表面平整的内壁，或者具有突起块的内壁，或者设有挡片的内壁，或者是螺纹内壁。
[0011]所述反应釜为但不限于圆柱形体、椭圆柱形体或长方形体。
[0012]所述晶种模板固定设在反应釜内，并且该晶种模板与该反应釜同步运动，或者不跟随反应Il同步运动，或者与反应Il同向或反向独立运动。
[0013]所述晶种模板至少设置一个。
[0014]本发明具有以下有益效果:
1.反应釜滚动带动内部溶液进行翻滚，翻滚具有搅拌效果，可以充分搅拌反应物；
2.滚动带动溶液翻滚，使气液界面较高浓度的N进入溶液内部，充分参与反应，有利于提尚晶体质量；
3.有效抑制多晶，提尚原材料利用率。
【附图说明】
[0015]附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为本发明实施例一反应釜的示意图；
附图3为本发明实施例一反应釜的侧面示意图；
附图4为本发明实施例一反应釜内部溶液及晶种模板示意图；
附图5为本发明实施例一反应釜的滚动及内部溶液的滚动示意图；
附图6为本发明实施例二反应釜的滚动及内部溶液的滚动示意图；
附图7为本发明实施例三反应釜的滚动及内部溶液的滚动示意图；
附图8为本发明实施例四反应釜内部溶液及晶种模板示意图；
附图9为本发明实施例五反应釜内部结构示意图。
[0016]附图标注说明:
10:实施例一反应釜；11:滚动轴；12:反应物溶液；13:晶种模板；14:反应釜滚动方向；15:反应Il内部氮气；60:滚动驱动装置。
[0017]10:实施例二反应釜；22:反应物溶液；23:晶种模板；24:反应釜滚动方向；25:反应釜内部氮气；26:滚动装置；27:滚动装置方向；28:传动带。
[0018]10:实施例三反应釜；32:反应物溶液；33:晶种模板；34:反应釜滚动方向；35:反应釜内部氮气；36:滚动导轮；37:导轮滚动方向
10:实施例四反应釜；42:反应物溶液；43:晶种模板；45:反应釜内部氮气；46:晶种模板转动方向。
[0019]10:实施例五反应釜；52:反应物溶液；53:晶种模板；55:反应釜内部氮气；56:实施例五反应釜内壁挡片。
【具体实施方式】
[0020]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。
[0021]如附图1所示，本发明揭示了一种三族氮化物晶体生长装置，包括反应釜10，该反应釜10内设有晶种模板，所述反应釜与滚动驱动装置60连接，该滚动驱动装置60带动反应Il 10转动。滚动驱动装置可以为驱动电机，或者其他能够带动反应Il进行转动的驱动装置即可，在此并无具体限制。滚动驱动装置带动反应釜水平方向滚动，或者与水平方向成倾斜角度方向滚动。即以反应釜轴向方向为中心轴为基准，将该反应釜水平放置，此时即为水平方向滚动。或者将该反应釜与水平方向成倾斜角度，如与水平方向成30度，或20度等，具体的角度并无限定，此为倾斜转动。另外，滚动驱动装置与反应釜之间的安装方式，可以通过一个固定支架进行安装，也可以通过其他方法安装，只要能够保证滚动驱动装置带动反应釜滚动即可。
[0022]在进行氮化物晶体生长的过程中，反应釜内会填充生长溶液，并且往反应釜内注入氮气，同时加热反应釜，此为公知常识，在此不再详细赘述。通过滚动驱动装置带动反应釜转动，反应釜转动的同时其内部的生长溶液也跟随着翻滚，翻滚溶液具有搅拌效果，反应物可充分均匀分布，且溶液表面较高浓度的N在翻滚的作用下，充分进入生长溶液内部，达到晶种模板位置并参与反应，从而充分利用了反应釜内的N源，有效克服了传统反应装置生长氮化物晶体过程中，N源不足的缺点，可有效避免氮化物晶体存在N空位、晶体质量差、生长速率低等问题，提高原材料利用率。
[0023]下面以具体实施例进行描述说明。
[0024]实施例一，如附图2?5所示，反应釜10设置为圆柱形状，反应釜10水平放置，即反应釜10以其中心轴线为基准水平放置。在反应釜10的两侧端设置有滚动轴11，滚动方式为轴滚动，该滚动轴与滚动驱动装置连接。晶种模板13数量为一个，晶种模板13固定于反应釜10底部，并且不会跟随反应釜10运动而运动，该晶种模板13没有与反应釜10同步运动。反应原材料Ga、Na溶液12浸没晶种模板13，生长溶液对于反应釜内部空间的填充度为30%。反应原材料溶液12上方为氮气15。
[0025]对反应釜10升温加压到晶体生长所需条件，开启滚动驱动装置，带动反应釜做圆周滚动，按照滚动方向14进行滚动。设置滚动参数，滚动速率为30rpm。在滚动的作用下，反应釜10内部