用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具

本发明涉及石榴石单晶单面厚膜生长过程中的夹具，具体涉及一种液相外延生长石榴石单晶单面厚膜的过程中，用于固定衬底基片的衬底夹具。

背景技术：

液相外延是在单晶衬底上从饱和溶液中生长外延层的方法，对于化合物半导体材料和器件的发展起到了重要的推动作用。液相外延法生长时，需要将溶液放置于溶液中。最初，液相外延的衬底是直接用pt丝悬挂，但衬底无法旋转，难以在衬底上生长出质量较好的单晶膜。为了克服衬底无法旋转的问题，授权公告号为cn2594282y的实用新型专利“液相外延生长薄膜的衬底夹具”提出了一种可在溶液中旋转的夹具，通过将夹盘底部制作为半圆形包边，形成衬底定位腔，从而将衬底固定到生长夹具上。该夹具可以实现衬底的旋转，生长出表面质量较好的单晶膜，但是包边的设计使得衬底边缘接触面较大，边缘处的熔体的均匀性较差，严重影响了边缘处单晶厚膜的生长质量；并且，该夹具的固定衬底的部位为半圆形包边，较难生长出单面外延膜。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具。该夹具可实现衬底在熔体表面匀速旋转，且衬底与夹具的接触面积小，有利于生长高质量的单晶膜；还可实现单面单晶厚膜的生长，单面生长可大大节约制备成本，有利于控制生长过程中单晶膜和衬底之间的晶格匹配，从而更加有利于厚膜的制备(厚膜指外延膜的厚度>150μm)。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具，其特征在于，所述衬底夹具包括固定支架2、环形连接件3、多条铂金柱4；

所述固定支架2通过连接杆1与液相外延设备的提拉杆连接，所述固定支架2与环形连接件3固定连接，用于实现提拉杆与环形连接件的固定连接；

所述环形连接件3下方固定连接多条均匀分布的铂金柱，用于固定多条铂金柱竖直分布；

每个铂金柱内侧设置截面为半圆形的支撑件5，用于放置衬底，每个铂金柱的外侧设置凹槽，用于通过铂丝固定衬底；

所述支撑件的圆弧部分与衬底接触，以减小与衬底的接触面积。

进一步地，所述铂金柱的数量≥4。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、为了实现高质量的单面厚膜生长，本发明衬底夹具采用铂金柱，不易变形，在铂金柱底部设置高度一致的支撑件，以保证衬底水平放置；铂金柱外侧设置凹槽，通过缠绕铂丝进一步固定衬底。本发明衬底夹具可实现衬底基片绝对水平放置，进而精确控制衬底的位置，实现液相外延衬底单面生长单晶厚膜，单面生长厚膜可有效降低厚膜生长过程中的晶格失配，更加有利于厚膜的生长。

2、本发明提供的一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具，采用贵金属铂金制成，在石榴石单晶，如(bitm)5(gafe)5o12、单晶yig等的制备过程中，用于固定ggg单晶基片，与现有的衬底夹具相比，成本更低，更利于厚膜的生长。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具的结构示意图；其中，1为连接杆，2为固定支架，3为环形连接件，4为铂金柱，5为支撑件；

图2为本发明提供的一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。

如图1所示，为本发明提供的一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具的结构示意图。所述衬底夹具包括固定支架2、环形连接件3、多条铂金柱4；固定支架2通过连接杆1与液相外延设备的提拉杆连接，连接杆1侧面有两个链接通孔，用于与液相外延设备的提拉杆相连接，并用铂金丝穿过1侧面的通孔与提拉杆上的通孔进行固定，且连接杆1的内侧直径是和提拉杆的外侧直径相匹配的。固定支架2与环形连接件连接，用于固定衬底保持部；所述衬底保持部包括4根竖直的、均匀分布的铂金柱4，每个铂金柱的底部设置一个向上凸起的、截面为半圆形的支撑件，用于放置衬底，4个支撑件的高度一致，即可保证衬底水平放置在支撑件上；在4根铂金柱的外侧、距离支撑件的底部3cm处，设置凹槽，以便根据实验情况缠绕铂丝来固定衬底，防止衬底在熔体中生长外延膜时由于旋转、热膨胀等因素导致支撑件变形、衬底掉落的情况发生。所述支撑件是高度平整的，且与衬底的接触点(lpe支撑点)均为半圆弧的切点。

采用图1所示的衬底夹具，精确控制夹具的下降位置处于衬底刚好接触熔体的位置，成功制备得到了厚度为350μm的(bitm)5(gafe)5o12外延膜，表面呈镜面，无裂纹就行。

技术特征：

1.一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具，其特征在于，所述衬底夹具包括固定支架(2)、环形连接件(3)、多条铂金柱(4)；

所述固定支架通过连接杆与液相外延设备的提拉杆连接，所述固定支架与环形连接件固定连接；

所述环形连接件下方固定连接多条均匀分布的铂金柱，铂金柱竖直分布；

每个铂金柱内侧设置截面为半圆形的支撑件(5)，用于放置衬底，每个铂金柱的外侧设置凹槽，用于通过铂丝固定衬底；

所述支撑件的圆弧部分与衬底接触。

2.根据权利要求1所述的液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具，其特征在于，所述铂金柱的数量≥4。

技术总结
一种用于液相外延法生长石榴石单晶单面厚膜的衬底夹具，包括固定支架、环形连接件、多条铂金柱；固定支架通过连接杆与液相外延设备的提拉杆连接，并同时与环形连接件固定连接；环形连接件下方固定连接多条均匀、竖直分布的铂金柱；每个铂金柱内侧设置截面为半圆形的支撑件，用于放置衬底，每个铂金柱的外侧设置凹槽，用于通过铂丝固定衬底。本发明在铂金柱底部设置高度一致的支撑件，以保证衬底水平放置；铂金柱外侧设置凹槽，通过缠绕铂丝进一步固定衬底。本发明衬底夹具可实现衬底基片绝对水平放置，进而精确控制衬底的位置，实现液相外延衬底单面生长单晶厚膜，单面生长厚膜可有效降低厚膜生长过程中的晶格失配，更加有利于厚膜的生长。

技术研发人员：杨青慧;杨雪;张鼎;张元婧;黄建涛;张怀武
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2021.03.12
技术公布日：2021.07.06