全球首次采用垂直布里奇曼法（VB）成功制备6英寸β型氧化镓单晶

Novel晶体科技有限公司主要开发采用EFG（Edge-defined Film-fed Growth）方法的单晶制造技术，目前正在制造和销售2英寸和100毫米的基板用于研发。为了实现更大直径和更高质量的基板，我们在 JST 研究成果优化部署支持计划 (A-STEP)^*6下，一直致力于使用 VB 方法开发 6 英寸 β-Ga₂O₃ 基板。VB法生长β-Ga₂O₃单晶技术由信州大学发明并开发，目前已成功生产2英寸和4英寸单晶。Novel晶体科技有限公司继承了信州大学的这项培养技术，并不断开发更大的直径。因此，我们最近推出了VB法6英寸晶体生长装置，并成功生产了世界上第一颗VB法6英寸单晶。此外，负责晶体评价和分析的日本产业技术综合研究所，利用X射线形貌法对使用EFG法和VB法制造的单晶获得的基板进行了评价和比较。结果，他们发现，在VB生产的晶体中，EFG法中观察到的高密度线状缺陷得到了显著抑制，并且VB生产的晶体在质量方面更加优越。

图1(a)显示了Novel晶体科技有限公司目前用于晶体生产的EFG方法的概述。EFG法是生长方法中的一种，是一种可以轻松实现高生长率的生长方法。但所得晶体为板状，圆形衬底不好加工，在加工过程中产生不必要的浪费，增加成本，而且由于β-Ga₂O₃晶体具有很强的各向异性，对它的加工有很大的限制。同时提拉方向，限制了可以获得的基板的表面取向。图 1 (b) 显示了目前正在开发的 VB 方法的概述。VB法是将盛有原料的坩埚存放在具有温度梯度的炉中，原料熔化后，将坩埚下拉使其凝固的生长方法。这样可以获得与坩埚形状相同的晶体，因此如果使用圆柱形坩埚，则可以获得圆柱形晶体，这大大减少了基板加工过程中不必要的浪费，从而可以降低成本。此外，与使用提拉法的生长方法不同，该生长方法在坩埚中使熔体凝固，因此不易受到晶体各向异性对生长平面的约束，并且可以产生多种衬底平面取向，有望解决EFG方法的问题。另外，与提拉法相比，可以在温度梯度较小的环境中生长，这使得可以获得更高质量的晶体，并且由于可以获得垂直于晶体生长方向的衬底，因此另一个特点是可以在温度梯度较小的环境中生长晶体，从而有望提高面内浓度均匀性。