Patent ES-2746068-T3 (ES)
Title: Procedimiento para el crecimiento de monocristales de la fase beta de óxido de galio (beta-Ga2O3) a partir de la masa fundida contenida dentro de un crisol metálico controlando la presión parcial de O2
Inventor: GALAZKA ZBIGNIEW
IPC: C30B15/20
Filed: 2015-12-16
Granted: 2020-03-04
Abstract: Procedimiento para el crecimiento de monocristales de la fase beta de óxido de galio (b-Ga2O3) a partir de la masa fundida contenida en un crisol metálico, que comprende las etapas de: - proporcionar en una cámara de crecimiento un sistema térmico u horno de crecimiento (100, 200, 300, 400, 500, 600) que comprende el crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601) que contiene el material de partida de Ga2O3 (102, 202, 302, 402, 502, 602), un aislamiento térmico (103, 203, 303, 403, 503, 603) que rodea al crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601) y un calentador (104, 204, 304, 404, 504, 604) dispuesto alrededor del crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601); - proporcionar o crear un germen cristalino (105, 205, 305, 405, 505, 605) dentro del horno de crecimiento (100, 200, 300, 400, 500, 600); - introducir por lo menos en el horno de crecimiento (100, 200, 300, 400, 500, 600) una atmósfera de crecimiento (120, 220, 320, 420, 520, 620) que contiene oxígeno; - calentar el crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601) mediante el calentador (104, 204, 304, 404, 504, 604), que a su vez calienta el material de partida de Ga2O3 (102, 202, 302, 402, 502, 602) hasta fusión; - poner en contacto el germen cristalino (105, 205, 305, 405, 505, 605) con el material de partida de Ga2O3 fundido (102, 202, 302, 402, 502, 602) contenido dentro del crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601); - hacer crecer un monocristal de b-Ga2O3 (110, 210, 310, 410, 510, 610) sobre el germen cristalino (105, 205, 305, 405, 505, 605) mediante gradientes de temperatura entre el germen cristalino y la masa fundida; - enfriar el monocristal de b-Ga2O3 que se ha hecho crecer (110, 210, 310, 410, 510, 610) hasta la temperatura ambiente (RT) una vez que se ha completado la etapa de crecimiento de cristal; caracterizado por que comprende además las etapas de: i) proporcionar en el horno de crecimiento (100, 200, 300, 400, 500, 600) la atmósfera de crecimiento (120, 220, 320, 420, 520, 620) con una concentración de oxígeno variable (OC) o presión parcial de manera que la concentración de oxígeno (OC) alcanza un valor de concentración de oxígeno de crecimiento (C2, C2', C2") en el intervalo de concentración (SC) de 5 - 100% en volumen por debajo (8, 9) de la temperatura de fusión (MT) de Ga2O3, o a (6, 7) la temperatura de fusión (MP) o tras (5) fundir completamente el material de partida de Ga2O3 (102, 202, 302, 402, 502, 602) que se adapta para minimizar la creación de una cantidad de galio metálico (CR1, CR2, CR3) y la formación así de eutéctico con el crisol metálico (101, 201, 301, 401, 501, 601) y para mejorar la estequiometría del material de partida de Ga2O3 (102, 202, 302, 402, 502, 602) y la estabilidad de crecimiento de cristal; y ii) mantener el valor de concentración de oxígeno de crecimiento (C2, C2', C2") dentro del intervalo de concentración de oxígeno (SC) durante la etapa de crecimiento de cristal del monocristal de b-Ga2O3 (110, 210, 310, 410, 510, 610) a partir de la masa fundida a la temperatura de crecimiento (GT), en el que la concentración de oxígeno (OC): iii) no excede un valor de concentración de oxígeno intermedio (C1) en el intervalo de 0 - 5% en volumen durante la etapa de calentamiento desde la temperatura ambiente (RT) hasta un valor de temperatura intermedio (T1), situándose el valor de temperatura intermedio (T1) dentro del intervalo de temperatura (ST) entre 1000ºC y la temperatura de fusión (MT) de Ga2O3; iv) aumenta desde el valor de concentración de oxígeno intermedio (C1) hasta el valor de concentración de oxígeno de crecimiento (C2, C2', C2") en el intervalo de concentración de oxígeno (SC) de 5 - 100% en volumen durante la etapa de calentamiento desde el valor de temperatura intermedio (T1) hasta la temperatura de fusión (MT) de Ga2O3 o a la temperatura de fusión (MT) o tras la fusión completa del material de partida de Ga2O3 (102, 202, 302, 402, 502, 602) si el valor de temperatura intermedio (T1) es sustancialmente igual a la temperatura de fusión (MT).