本發(fā)明涉及晶體生長裝置，具體地說是一種氮化物晶體的液相生長裝置。

背景技術(shù)：

氮化鎵由于具有寬帶隙、高耐壓、高熱導(dǎo)等優(yōu)良性能，在藍(lán)色、白色LEDs、紫外激光器及其他半導(dǎo)體器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

目前，氮化鎵襯底的商業(yè)化生產(chǎn)方法為氫化物氣相外延（HVPE），雖然具有較大的生長速率，但晶體質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。為了提高晶體質(zhì)量，近年來提出了其他氮化鎵單晶生長方法。相比于氣相法，液相法生長的氮化鎵晶體質(zhì)量較高，例如鈉助熔劑法等，具有較大的應(yīng)用前景。如何進(jìn)一步提高鈉助熔劑法等液相法生長氮化鎵單晶的晶體質(zhì)量和生長速率，是目前急需解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有效降低氮空位，提高了晶體質(zhì)量的氮化物晶體的液相生長裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

氮化物晶體的液相生長裝置，包括填充有反應(yīng)溶液的反應(yīng)釜，該反應(yīng)釜底部設(shè)有浸沒在反應(yīng)物溶液中的晶種模板，反應(yīng)釜上設(shè)有出氣口，出氣口內(nèi)設(shè)有閥門，所述反應(yīng)釜通過連接管路連接有氮等離子體裝置，該氮等離子體裝置通過連接管路向反應(yīng)釜供應(yīng)氮等離子體。

所述氮等離子體裝置包括氮等離子體發(fā)生器和終端口，氮等離了體發(fā)生器設(shè)置在反應(yīng)釜外并且與連接管路一端連接，該連接管路另一端用于裝接終端口，該終端口延伸進(jìn)反應(yīng)釜內(nèi)。

所述反應(yīng)釜上還裝接有氮?dú)膺M(jìn)管，該氮?dú)膺M(jìn)管與氮?dú)庠催B接，反應(yīng)釜上設(shè)有出氣口，該出氣口內(nèi)設(shè)有閥門。

所述終端口位于反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)溶液的液面上方。

所述終端口位于反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)溶液內(nèi)部。

所述終端口包括但不限于圓柱狀、喇叭狀、圓錐、或多邊形。

所述終端口至少設(shè)置一個，并且一個終端口對應(yīng)一個連接管道。

所述氮等離子體發(fā)生器為但不限于電弧等離子體發(fā)生器、工頻電弧等離子體發(fā)生器、高頻感應(yīng)等離子體發(fā)生器、低氣壓等離子體發(fā)生器。

所述終端口下端面距離反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)溶液的液面的距離為15-30mm。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.氮等離子體呈現(xiàn)出高度激發(fā)的不穩(wěn)定態(tài)，活性更高的氮，降低反應(yīng)勢壘，使氮更容易參與反應(yīng)生長氮化物晶體。

2.氮等離子體于傳統(tǒng)氮?dú)庀啾?，具有較高的溫度和能量，Ga-Na熔體具有更高溫度，大量氮溶解在Ga-Na熔體中，反應(yīng)物溶液中富含氮源。

3.氮等離子體具有較高的能量，可以提供反應(yīng)所需的額外能量，可降低反應(yīng)所需溫度，減少反應(yīng)釜和加熱裝置的雜質(zhì)的揮發(fā)混入晶體中。

4.高能的氮等離子體達(dá)到氣液界面時，可分解部分多晶氮化鎵層，減少氣液界面多晶層，提高原材料利用率。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明實(shí)施例一示意圖；

附圖2為本發(fā)明實(shí)施例二示意圖；

附圖3為本發(fā)明實(shí)施例三示意圖。

附圖標(biāo)注說明：

實(shí)施例一中：10：反應(yīng)釜；11：氮?dú)庠矗?2：氮?dú)膺M(jìn)管；13：氮等離子體發(fā)生器；14：終端口；15：晶種模板；16：反應(yīng)物溶液；17：出氣口；18：連接管路。

實(shí)施例二中：20：反應(yīng)釜；21：氮?dú)庠矗?2：氮?dú)膺M(jìn)管；23：氮等離子體發(fā)生器；24：終端口；25：晶種模板；26：反應(yīng)物溶液；27：出氣口；28：連接管路。

實(shí)施例三中：30：反應(yīng)釜；33：氮等離子體發(fā)生器；34：終端口；35：晶種模板；36：反應(yīng)物溶液；37：出氣口；38：連接管路。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例一，如附圖1所示，一種氮化物晶體的液相生長裝置，包括填充有反應(yīng)溶液16的反應(yīng)釜10，該反應(yīng)釜10底部設(shè)有浸沒在反應(yīng)物溶液16中的晶種模板15，該晶種模板的數(shù)量為一個，反應(yīng)釜10上設(shè)有出氣27口，出氣口27內(nèi)設(shè)有閥門，反應(yīng)釜10通過連接管路連接有氮等離子體裝置，該氮等離子體裝置通過連接管路18向反應(yīng)釜供應(yīng)氮等離子體，反應(yīng)釜上裝接有氮?dú)膺M(jìn)管12，該氮?dú)膺M(jìn)管12與氮?dú)庠?1連接，提供反應(yīng)所需氮?dú)獠⑻峁毫Α５入x子體裝置包括氮等離子體發(fā)生器13和終端口14，終端口14設(shè)置在連接管路一端并且延伸至反應(yīng)釜10內(nèi)，設(shè)置一個終端口，終端口14為喇叭狀，終端口14位于氣液界面上方，距離氣液界面30mm。氮等離子體通過終端口14進(jìn)入反應(yīng)釜10，并進(jìn)入反應(yīng)物溶液10?？刂频M(jìn)氣與出氣口17達(dá)到平衡，使反應(yīng)釜內(nèi)氮?dú)鈮毫_(dá)到4MPa。加熱反應(yīng)釜，此為公知常識，在此不再詳細(xì)贅述。氮等離子體具有較高能量，經(jīng)過氣液界面時可充分將氣液界面多晶層分解，提高原材料利用率的同時，防止氣液界面多晶層阻塞氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)物溶液10中；氮等離子體呈現(xiàn)高度激發(fā)的不穩(wěn)定狀態(tài)，其活性氮可充分參與反應(yīng)，提高了反應(yīng)速度，減少氮空位，提高晶體質(zhì)量；氮等離子體帶入較高能量，提供反應(yīng)所需，可降低反應(yīng)溫度，減少雜質(zhì)混入晶體中。

實(shí)施例二，如附圖2所示，本實(shí)施例二與實(shí)施例一的主體結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于：本實(shí)施例二中共設(shè)有兩個終端口24，并且該終端口的形狀為圓柱狀。反應(yīng)釜20與氮?dú)庠?1通過氮?dú)膺M(jìn)管22連接，提供反應(yīng)所需氮?dú)獠⑻峁毫?。反?yīng)釜20內(nèi)填充有反應(yīng)釜溶液26，反應(yīng)釜20底部設(shè)置晶種模板25，數(shù)量四個，豎直放置，反應(yīng)物溶液26覆蓋晶種模板25，反應(yīng)釜20通過連接管路28連接有氮等離子體裝置。氮等離子體裝置包括氮等離子體發(fā)生器23和兩終端口24，終端口24為圓柱狀，終端口24位于氣液界面上方，距離氣液界面20mm，共設(shè)有兩個連接管路28，一個連接管路對應(yīng)一個終端口，兩個終端品并列連接于氮等離子體發(fā)生器。氮等離子體通過終端口24進(jìn)入反應(yīng)釜20，并進(jìn)入反應(yīng)物溶液20。控制氮進(jìn)氣與出氣口27達(dá)到平衡，使反應(yīng)釜內(nèi)氮?dú)鈮毫_(dá)到3.5MPa。加熱反應(yīng)釜，此為公知常識，在此不再詳細(xì)贅述。氮等離子體具有較高能量，經(jīng)過氣液界面時可充分將氣液界面多晶層分解，提高原材料利用率的同時，防止氣液界面多晶層阻塞氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)物溶液20中；氮等離子體呈現(xiàn)高度激發(fā)的不穩(wěn)定狀態(tài)，其活性氮可充分參與反應(yīng)，提高了反應(yīng)速度，減少氮空位，提高晶體質(zhì)量；氮等離子體帶入較高能量，提供反應(yīng)所需，可降低反應(yīng)溫度，減少雜質(zhì)混入晶體中。

實(shí)施例三，如附圖3，本實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二大部分相同，區(qū)別在于：本實(shí)施例三中沒有設(shè)置氮?dú)庠春偷獨(dú)膺M(jìn)管。具體為反應(yīng)釜30內(nèi)填充有反應(yīng)釜溶液36，反應(yīng)釜30底部設(shè)置晶種模板35，數(shù)量四個，豎直放置，反應(yīng)物溶液36覆蓋晶種模板35，反應(yīng)釜通過連接管路38與氮等離子體裝置連接。氮等離子體裝置包括氮等離子體發(fā)生器33和兩個終端口34，終端口34為圓柱狀，終端口34位于氣液界面上方，距離氣液界面20mm。氮等離子體通過終端口34進(jìn)入反應(yīng)釜30，并進(jìn)入反應(yīng)物溶液30。在本實(shí)施例中，通過控制氮等離子體的通量，同時控制出氣口閥門37，使反應(yīng)釜30內(nèi)氮?dú)鈮毫_(dá)到3.5MPa。本實(shí)施例無需使用氮?dú)馄康葰怏w補(bǔ)充裝置，氮等離子體具有較高能量，經(jīng)過氣液界面時可充分將氣液界面多晶層分解，提高原材料利用率的同時，防止氣液界面多晶層阻塞氮?dú)膺M(jìn)入反應(yīng)物溶液30中；氮等離子體呈現(xiàn)高度激發(fā)的不穩(wěn)定狀態(tài)，其活性氮可充分參與反應(yīng)，提高了反應(yīng)速度，減少氮空位，提高晶體質(zhì)量；氮等離子體帶入較高能量，提供反應(yīng)所需，可降低反應(yīng)溫度，減少雜質(zhì)混入晶體中。

此外，氮等離子體發(fā)生器為電弧等離子體發(fā)生器、工頻電弧等離子體發(fā)生器、高頻感應(yīng)等離子體發(fā)生器或低氣壓等離子體發(fā)生器，或者其他等離子體發(fā)生器。終端口還可以為多邊形狀，或者不規(guī)則形狀。終端口也可以延伸至反應(yīng)溶液內(nèi)部。

需要說明的是，以上所述并非是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。