本发明涉及氧化镓生长，特别是涉及一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置及方法。
背景技术：
1、目前，主流的垂直布里奇曼法生长氧化镓的方式多采用机械方式将坩埚从高温区缓慢降低至炉膛下方的低温结晶区，在此过程中晶体也是从下向上生长。
2、主流的垂直布里奇曼法生长氧化镓的方式存在以下三个问题；
3、1、在生长过程中，温度梯度从下向上升高，若使用平底坩埚，由于坩埚底部的液体薄层进入过冷区，可能同时成核结晶出不同晶向的晶粒，在随后的坩埚下降的过程中，这些晶粒同时长大，难以形成优势晶粒，从而在底部形成多晶相，在拉单晶的过程中，多个晶核同时向上生长，最终无法形成单晶；
4、2、由于晶体从坩埚的底部开始向上生长，无法观察到晶体生长状态，仅能通过长晶完成后，炉膛降温后，将坩埚取出来观察长晶情况。
5、3、为了解决底部的多晶问题，日本的科研团队将坩埚制备成漏斗形状，底部的漏斗口装有长条形籽晶，并将底部的籽晶的中间部位置于温度梯度的结晶温度点位，这样可实现晶体生长晶向可控，但该方法坩埚难以制备，坩埚在底部转角处均为焊接方式制备，焊接位置在高温下存在融穿、开裂的风险。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，改变坩埚内部氧化镓熔液的温度梯度方向，实现氧化镓单晶从上向下生长，在不改变坩埚的形状的条件下，较容易的获得整块的氧化镓单晶。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，包括：
4、保温罩，所述保温罩具有内腔；所述保温罩的顶部设有冷屏通道和提拉杆通道，所述冷屏通道和所述提拉杆通道连通所述内腔；
5、加热元件，所述加热元件用于加热所述内腔；
6、坩埚，所述坩埚设置于所述内腔中；
7、环形冷屏，所述环形冷屏是用于隔热的环形屏障，所述环形冷屏穿过所述冷屏通道，所述环形冷屏向下运动时能够将所述坩埚罩设在内；
8、降温装置，所述降温装置与所述环形冷屏相连，用于降低所述环形冷屏的温度；
9、籽晶提拉杆，所述籽晶提拉杆穿过所述提拉杆通道，所述籽晶提拉杆向下运动时能够伸入所述坩埚。
10、优选地，所述保温罩的顶部还设有观察孔，所述观察孔与所述坩埚相对设置。
11、优选地，所述环形冷屏包括多层环形结构，多层所述环形结构固定相连，相邻两层所述环形结构之间设有间隙，内层的所述环形结构的厚度大于外层的所述环形结构的厚度。
12、优选地，还包括第一升降装置和第二升降装置，所述第一升降装置连接所述环形冷屏，所述第二升降装置连接所述籽晶提拉杆。
13、优选地，还包括支撑台，所述坩埚放置于所述支撑台上。
14、优选地，所述降温装置为水冷装置。
15、优选地，所述水冷装置呈环形布置在所述环形冷屏的上部外侧。
16、优选地，所述加热元件伸入所述内腔中。
17、优选地，所述坩埚与所述内腔共轴线，所述加热元件的数量为多个，多个所述加热元件以所述内腔的轴线为中心沿圆周方向均布。
18、本发明还公开了一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的方法，使用上述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，包括如下步骤：
19、步骤一、将装有氧化镓原料的坩埚放入保温罩的内腔中；
20、步骤二、通过加热元件将内腔加热至预设温度范围；
21、步骤三、降下环形冷屏，使环形冷屏将坩埚罩设在内，同时降下籽晶提拉杆，使籽晶与坩埚中的液面接触，沿着籽晶指定的晶向生长单晶。
22、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
23、本发明通过环形冷屏和降温装置的配合，在坩埚附近形成由上至下逐渐升温的温度梯度，从而使结晶方向为从上向下，避免平底坩埚底部多晶核同时成核结晶。因此，该装置无需使用成本较高的漏斗状坩埚，无需在制备过程中移动坩埚。不仅能够降低坩埚的制备成本，还提高了制备过程的稳定性。另外，通过将温度梯度限制在环形冷屏内部，晶体与固液界面始终处在上方，液面薄层下方的熔液内部温度均匀，对上方的对流影响少，保障了晶体的生长可控。
24、本发明的优选方案中，保温罩的顶部还设有观察孔，在降下籽晶提拉杆的过程中，可实时观察晶体生长状态。若晶体在生长的过程中，发现生长不好，可进行晶体的回熔，实现晶体生长的视觉可控。
25、本发明的优选方案中，通过在内层冷屏和外层冷屏之间设置间隙，使内层冷屏和外层冷屏相互隔开，减少内层冷屏与外层冷屏的热量传递。通过使内层冷屏的厚度大于外层冷屏的厚度，并将降温装置连接在内层冷屏上，增强内层冷屏的导热能力，使得降温装置吸收的热量的绝大部分由内层冷屏传导而来，从而在降低坩埚温度的同时，减少对外层冷屏外侧温度的影响。
1.一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述保温罩的顶部还设有观察孔，所述观察孔与所述坩埚相对设置。
3.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述环形冷屏包括内层冷屏和外层冷屏；所述内层冷屏和所述外层冷屏固定相连，且连接部位位于所述保温罩的上方；所述内层冷屏和所述外层冷屏之间设有间隙，所述内层冷屏的厚度大于所述外层冷屏的厚度，所述降温装置连接在所述内层冷屏的上端。
4.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：还包括第一升降装置和第二升降装置，所述第一升降装置连接所述环形冷屏，所述第二升降装置连接所述籽晶提拉杆。
5.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：还包括支撑台，所述坩埚放置于所述支撑台上。
6.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述降温装置为水冷装置。
7.根据权利要求6所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述水冷装置呈环形布置在所述环形冷屏的上部外侧。
8.根据权利要求1所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述加热元件伸入所述内腔中。
9.根据权利要求8所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，其特征在于：所述坩埚与所述内腔共轴线，所述加热元件的数量为多个，多个所述加热元件以所述内腔的轴线为中心沿圆周方向均布。
10.一种垂直布里奇曼法生长氧化镓的方法，其特征在于，使用如权利要求1～9任意一项所述的垂直布里奇曼法生长氧化镓的装置，包括如下步骤：
