一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，包括坩埚、石墨环、发热体、顶保温层、侧保温层和底保温层；所述的发热体位于坩埚外周、包围住坩埚的侧面和底面；所述的顶保温层位于坩埚上方，所述的石墨环设置在所述坩埚的Sic原料重洁净区的Sic原料上方，所述石墨环覆盖Sic原料最外侧环状区域；所述的侧保温层和底保温层分别位于发热体外围和底部。本实用新型专利技术的有益效果是：稳定生长低碳包裹物的Sic单晶，阻挡靠近坩埚边缘碳化硅粉料升华严重产生的碳随着生长室内保护气体与生长组分气体由于温度梯度，沉积在晶体生长面，从而形成碳包裹物，减少碳包裹物的产生。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种减少碳包裹物产生的结构，具体的涉及一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，属于Sic晶体生产领域。
技术介绍
在Sic晶体制备领域中，最为成熟的生长方法是物理气相传输法（PVT）。所谓PVT 法就是将Sic 粉料加热到2200－2400°C，由于生长室内原料与籽晶存在一定的稳定梯度，使其升华传输到冷端籽晶上结晶成块状晶体。其处在高温区的Sic原料发生的主要分解反应的方程式为：2Sic(s)=Sic2(g)+Si(g)和2Sic(s)=Si2C(g)+C(S)。生长室内的温度由坩埚壁向内传递，随着反应的进行，靠近石墨坩埚壁的Sic 粉料比内部Sic 粉料碳化严重，生长体系内部存在游离的固态碳，温度梯度及气体浓度差作用推动下，进入晶体生长面进而形成碳包裹物。从而在晶体内部形成碳包裹物，其也是产生微管的重要原因之一，进而降低Sic晶体结晶质量。为此，如何提供一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，是本技术研究的目的。
技术实现思路
为克服现有技术不足，本技术提供一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，可以稳定生长低碳包裹物的Sic单晶。在Sic晶体生长填料的石墨坩埚内部填装Sic原料，在原料的顶部使用本专利设计的石墨零件进行覆盖，以阻挡靠近坩埚边缘碳化硅粉料升华严重产生的碳随着生长室内保护气体与生长组分气体由于温度梯度，沉积在晶体生长面，从而形成碳包裹物，进而减少碳包裹物的产生。为解决现有技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，包括坩埚、石墨环、发热体、顶保温层、侧保温层和底保温层；所述的发热体位于坩埚外周、包围住坩埚的侧面和底面；所述的顶保温层位于坩埚上方，所述的石墨环设置在所述坩埚的Sic原料重洁净区的Sic原料上方，所述石墨环覆盖Sic原料最外侧环状区域；所述的侧保温层和底保温层分别位于发热体外围和底部。进一步的，所述的石墨环的厚度为0.5-5mm。进一步的，石墨环的内径外径相差10-30mm。本技术的有益效果是：稳定生长低碳包裹物的Sic单晶，阻挡靠近坩埚边缘碳化硅粉料升华严重产生的碳随着生长室内保护气体与生长组分气体由于温度梯度，沉积在晶体生长面，从而形成碳包裹物，减少碳包裹物的产生。附图说明图1为本技术的结构示意图。其中：坩埚1、石墨环2、发热体3、顶保温层4、侧保温层5、底保温层6、Sic原料重洁净区7、Sic原料8、Sic晶体9、感应线圈10。具体实施方式为了使本领域技术人员能够更加理解本技术方案，下面结合附图1对本技术做进一步分析。如图1所示，一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，包括坩埚1、石墨环2、发热体3、顶保温层4、侧保温层5和底保温层6；所述的发热体3位于坩埚1外周、包围住坩埚1的侧面和底面；所述的顶保温层4位于坩埚1上方，所述的石墨环2设置在所述坩埚1的Sic原料重洁净区7的Sic原料8上方，所述石墨环2覆盖Sic原料8最外侧环状区域；所述的侧保温层5和底保温层6分别位于发热体3外围和底部。本技术采用的是常用的物理气相传输法（PhySical Vapor Transport Method）。在坩埚1内部，Sic原料8上方放一个石墨环2将原料覆盖，将坩埚1内的温度升至2200～2400℃，使得Sic原料8升华，升华产生气相Si2C、Sic2和Si，将籽晶置于比Sic原料8温度低的坩埚1上部，升华所产生的气相在温度梯度的作用下从原料的表面传输到温度较低的籽晶处,并在籽晶上结晶形成块状Sic晶体9。晶体生长过程中，由于石墨环2的阻挡作用，使边缘Sic原料8升华严重产生的碳不能随升华产生气相Si2C、Sic2、Si和保护气体在温度梯度作用下传输到温度较低的Sic晶体9生长面结晶；部分从固态碳从生长原料中部通过时，中间粉料有结晶颗粒，粉料的阻挡也避免了固态碳粉进入晶体生长面结晶，从而减少Sic晶体生长过程中夹杂碳包裹物。石墨本身具有多孔特性，原料上方的石墨环2厚度可根据原料的颗粒度与蒸发量来调节，一般情况下石墨环2的厚度取0.5-5mm，其内径外径相差度取10-30mm。Sic晶体包括3C-Sic、4H-Sic、6H-Sic和15R-Sic。以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，其特征在于：包括坩埚、石墨环、发热体、顶保温层、侧保温层和底保温层；所述的发热体位于坩埚外周、包围住坩埚的侧面和底面；所述的顶保温层位于坩埚上方，所述的石墨环设置在所述坩埚的Sic原料重洁净区的Sic原料上方，所述石墨环覆盖Sic原料最外侧环状区域；所述的侧保温层和底保温层分别位于发热体外围和底部。

【技术特征摘要】
1.一种减少Sic晶体生长中碳包裹物产生的热场结构，其特征在于：包括坩埚、石墨环、发热体、顶保温层、侧保温层和底保温层；所述的发热体位于坩埚外周、包围住坩埚的侧面和底面；所述的顶保温层位于坩埚上方，所述的石墨环设置在所述坩埚的Sic原料重洁净区的Sic原料上方，所述石墨环覆盖Sic原料最外侧环状...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑清超，李霄，李坚，杨坤，
申请(专利权)人：河北同光晶体有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13