适用于晶体生长的异形热场装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈(1)、保温层(2)、感应发热体(3)、原料(4)、坩埚(5)和坩埚支柱(6)，所述的感应发热体(3)设置在保温层(2)内壁处，且两者的形状为异型结构。与现有技术相比，本发明专利技术大大拓宽了发热体材料的选择，简化了发热体加工，有利于生长出高质量晶体。

【技术实现步骤摘要】
适用于晶体生长的异形热场装置
本专利技术属于晶体材料制备
，涉及一种是对坩埚下降法、温度梯度法等类似晶体生长工艺的热场进行创新式改进的适用于晶体生长的异形热场装置。
技术介绍
坩埚下降法、温度梯度法一直是砷化物、氟化物、氧化物(如GaAs、CaF2、MgF2、BGO、BBO、Al2O3)等人工晶体的主要生长方法。其具有温度梯度可控易调节，自动化程度高、人工操作便捷、热场重复性好，热场结构简单，生产效率高等优点，是一种非常适合工业化、规模化的晶体生长工艺。但其工艺有如下缺点：1、目前传统工艺普遍是电阻加热方式，加热体形状为蛇形环绕的直筒形、鸟笼形或者金属网筒状结构。需要对保温层进行破坏方能使发热体与电极相连接，对温度梯度影响较大。且由于直筒式发热体温度梯度没有渐变，造成温度梯度会突然出现过冷过热的情况。2、发热体电极与电源铜电极连接时，可能会由于出现腐蚀现象造成电流过流打火；或者发热体电极挥发使其与铜电极不匹配的情况。3、铜电极需要有大量的冷却水保证铜电极不会融化，既耗能又增加了设备的复杂程度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大大拓宽了发热体材料的选择，简化了发热体加工，有利于生长出高质量晶体的适用于晶体生长的异形热场装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈、保温层、感应发热体、原料、坩埚和坩埚支柱，其特征在于，所述的感应发热体设置在保温层内壁处，且两者的形状为异型结构。所述的感应发热体和保温层成喇叭形、倒扣碗形或无下底梯形状。所述的坩埚置于保温层内，且距离所述的感应发热体在7mm—40mm。所述的保温层的厚度在15mm—40mm。所述的感应线圈设置在保温层外侧，且距离保温层5-10mm。所述的感应线圈为7-12匝线圈，感应频率为2kHz—15kHz。所述的感应发热体的材质为钨、钼、石墨、铱或铼。所述的保温层的材料为石墨毡、碳毡、氧化锆、氧化铝或石英。所述的坩埚下设有坩埚支柱，通过坩埚支柱的调节坩埚与感应发热体之间的距离。根据热场材料和晶体特性选择填充气种类及压强。长晶过程中可根据需要，调节线圈相对发热体的位置，构建温度梯度。长晶过程中可根据需要，调节坩埚与发热体的相对位置，构建温度梯度。长晶过程中可根据晶体生长特性对温度梯度的要求，1)选择坩埚不动，只调节功率；2)功率不动，只进行坩埚在发热体中相对位置的升降；3)或者方法1)与方法2)交叉同步实施进行生长控制。同时根据晶体对温度梯度的要求，可在装炉时调整线圈的匝数，线圈相对发热体的位置。本专利技术的创新之处在于：1、在传统感应加热的基础上设计出了异形的发热体，使得温度梯度呈现一个渐变过程。2、同时坩埚具备升降功能，把坩埚下降法和温梯法完美结合起来，更加便于工艺控制和设计晶体生长温度梯度。与现有技术相比，本专利技术有以下优点：1、发热体形状可做成异形(如喇叭形，倒扣碗形等)可改变发热体的角度调整径向温度变化；增加的碗底可由其厚度来改善轴向温度梯度；同时线圈相对发热体的位置，线圈内径的大小来对发热体的发热效率进行调节，调整热场温度梯度。该专利技术大大拓宽了发热体材料的选择，简化了发热体加工，有利于生长出高质量晶体。2)长晶过程中通过功率控制，及升降坩埚在发热体内部的相对位置两个手段，达到晶体生长工艺的控制。附图说明图1为本专利技术装置整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1如图1所示，一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈1、保温层2、感应发热体3、原料4、坩埚5和坩埚支柱6，所述的感应线圈1设置在保温层2外侧，且距离保温层25-10mm。所述的感应发热体3设置在保温层2内壁处，且两者的形状为异型结构。所述的感应发热体3和保温层2成喇叭形、倒扣碗形或无下底梯形状(在本实施例中为无下底梯形状)。所述的坩埚5置于保温层2内，且距离所述的感应发热体3在7mm—40mm。通过坩埚5外壁到发热体内壁的距离来构建径向温度梯度的分布。感应发热体3的上底部分可大大增加坩埚5上部的温度，有利于构建科学的轴向温度梯度，利于生长大尺寸高质量晶体。所述的坩埚5下设有坩埚支柱6，通过坩埚支柱6的调节坩埚5与感应发热体3之间的距离。长晶过程中可根据晶体生长特性对温度梯度的要求，1)选择坩埚不动，只调节功率；2)功率不动，只进行坩埚在发热体中相对位置的升降；3)或者方法1)与方法2)交叉同步实施进行生长控制。同时根据晶体对温度梯度的要求，可在装炉时调整线圈的匝数，线圈相对发热体的位置。所述的保温层2的厚度在15mm—40mm。所述的感应线圈1为7-12匝线圈，感应频率为2kHz—15kHz。所述的感应发热体3的材质为钨、钼、石墨、铱或铼。所述的保温层2的材料为石墨毡、碳毡、氧化锆、氧化铝或石英。以上所述的仅是本专利技术的优选实施方式，但不限于此。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，无需经过创造性劳动就能够联想到的技术特征，还可以做出若干变型和改进，这些变化显然都应视为等同特征，仍属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈(1)、保温层(2)、感应发热体(3)、原料(4)、坩埚(5)和坩埚支柱(6)，其特征在于，所述的感应发热体(3)设置在保温层(2)内壁处，且两者的形状为异型结构。

【技术特征摘要】
1.一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈(1)、保温层(2)、感应发热体(3)、原料(4)、坩埚(5)和坩埚支柱(6)，其特征在于，所述的感应发热体(3)设置在保温层(2)内壁处，且两者的形状为异型结构。2.根据权利要求1所述的一种适用于晶体生长的异形热场装置，其特征在于，所述的感应发热体(3)和保温层(2)成喇叭形、倒扣碗形或无下底梯形状。3.根据权利要求1所述的一种适用于晶体生长的异形热场装置，其特征在于，所述的坩埚(5)置于保温层(2)内，且距离所述的感应发热体(3)在7mm—40mm。4.根据权利要求1所述的一种适用于晶体生长的异形热场装置，其特征在于，所述的保温层(2)的厚度在15mm—40mm。5.根据权利要求1所述的一种适用于晶体生长的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆国，罗平，徐军，吴锋，唐慧丽，刘军芳，赵衡煜，刘斌，薛艳艳，王东海，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31