用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚及料锭制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚及料锭，所述区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，所述柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同；所述柱状型腔体的半径小于所述束流坩埚的内腔半径。本发明专利技术区熔坩埚制备的料锭实现了增大束流坩埚的装料量，同时提高了束流稳定性。

Zone melting crucible and ingot for preparing molecular beam epitaxy beam source material ingots

A zone melting crucible and ingot for preparing a beam source ingot for molecular beam epitaxy are disclosed. The cavity of the zone melting crucible comprises a cylindrical cavity and a base. The shape of the cylindrical cavity is the same as the shape of the inner cavity of the beam crucible; or the shape of the cylindrical cavity is in the axial direction of the inner cavity of the beam crucible. The shape of the cutting body is the same after the center line is uniformly cut, and the radius of the cylindrical cavity is smaller than the radius of the inner cavity of the beam crucible. The ingot prepared by the zone melting crucible of the invention realizes the increase of the loading amount of the beam crucible and the improvement of the beam stability.

【技术实现步骤摘要】
用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚及料锭
本专利技术涉及分子束外延材料，具体涉及一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚和分子束外延束流源的料锭。
技术介绍
分子束外延技术使用的坩埚一般为锥形束流坩埚，通常为裂解氮化硼(PBN)材质，该束流坩埚使用过程中最大的缺陷是装料量较小。改进后的束流坩埚为圆柱形的形状，装料量明显提升。但是由于分子束外延技术使用的原料一般是采用水平区熔法获得(单质材料)或者由晶体生长得到(化合物材料)。对于使用水平区熔法获得的原料要么是形状较大的大块材料，要么是颗粒状的材料。若采用大块材料需要经过砸料(将大块材料砸碎)称重等过程，导致原料外形不确定或是在使用过程中原料颗粒与颗粒之间熔融粘接造成材料比表面积不稳定，给束流稳定性的提高造成了较大的困难。若采用颗粒(碎料)之间空隙较大，又降低了圆柱型束流坩埚的装料量。综上所述，现在圆柱型束流坩埚仍然存在装料量小，且束流不稳定性的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚和分子束外延束流源的料锭以便提供一种解决上述问题，实现增大束流坩埚的装料量，同时提高束流稳定性。依据本专利技术的一个方面，提供一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚，所述区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，所述柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同；所述柱状型腔体的半径小于所述束流坩埚的内腔半径。可选地，本专利技术所述方法中，所述型腔的底座设有弧面或球面，用于形成料锭限位部。可选地，本专利技术所述方法中，当所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同时，所述区熔坩埚的柱状型腔体横截面呈扇形。可选地，本专利技术所述方法中，所述区熔坩埚为竖直区熔坩埚，所述竖直区熔坩埚的型腔开口沿所述竖直区熔坩埚的径向设置；所述竖直区熔坩埚的柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述竖直区熔坩埚的柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同。可选地，本专利技术所述方法中，所述区熔坩埚为水平区熔坩埚，所述水平区熔坩埚的型腔开口沿所述水平区熔坩埚的轴向设置，所述水平区熔坩埚的柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同。可选地，本专利技术所述方法中，所述水平区熔坩埚的型腔的与底座相向端设有向外倾斜用于脱模的斜面，形成脱模端。可选地，本专利技术所述方法中，所述脱模端设有倒角。依据本专利技术的第二个方面，提供一种分子束外延束流源的料锭，所述料锭通过上述所述的用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚制得。可选地，本专利技术所述料锭中，所述料锭为一体结构。可选地，本专利技术所述料锭中，所述料锭由多块料锭块拼接而成。与现有技术相比，本专利技术的效果如下：本专利技术提供用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚和分子束外延束流源的料锭，通过该区熔坩埚制备的料锭能够实现如下效果：1.料锭的重量在区熔之前由区熔坩埚体积即可计算得出，不需要砸料和称量，提高了束流坩埚每次装料的效率。2.该料锭使束流坩埚装料量明显提升，延长了使用时间，减少了更换原料的次数。3.束流稳定性提高。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术第一实施例提供的竖直区熔坩埚的结构示意图；图2是本专利技术第一实施例中图1提供的竖直区熔坩埚的俯视图；图3是本专利技术第一实施例中现有碎料与本专利技术制备的料锭使用情况对比图；图4是本专利技术第三实施例提供的水平区熔坩埚的结构示意图；图5是本专利技术第三实施例中图4的A-A剖视图；图6是本专利技术第三实施例中图4的B-B剖视图；图7是本专利技术料锭放置在束流坩埚中的结构示意图；图8是本专利技术区熔坩埚的底座为异型结构制备的料锭放置在束流坩埚中的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚，区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，柱状型腔体的形状与束流坩埚4内腔形状相同，本实施例中，该束流坩埚4可以是圆柱型或圆锥型，也可以是外形类似圆柱外形的束流坩埚，束流坩埚内腔形状是指由束流坩埚内侧壁构成的形状，束流坩埚即PBN坩埚。柱状型腔体的半径小于束流坩埚的内腔半径，用于使该区熔坩埚制得的料锭间隙配合在束流坩埚内侧壁。在本专利技术的一个具体实施例中，如图1和图2所示，区熔坩埚为竖直区熔坩埚1，竖直区熔坩埚1的型腔开口沿竖直区熔坩埚的径向设置；竖直区熔坩埚的柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同。该区熔坩埚为石英坩埚，区熔坩埚的型腔壁厚、型腔长度根据实际情况可以进行调整，对此本实施例不作进一步地限制。通过该区熔坩埚一次成型料锭3，使每次装料的效率提高，且料锭3的重量在区熔之前由区熔坩埚型腔的体积即可计算得出，不需要砸料和称量。在本专利技术的一个可选实施例中，区熔坩埚的型腔的底座设有弧面或球面，用于形成料锭限位部。该限位部用于与束流坩埚底部中心的定位孔形成限位，保证料锭在束流坩埚内的稳定性。便于取放料锭，且避免尖角造成料锭与束流坩埚之间的磕碰，防止了掉料。为了更加贴合束流坩埚，也可以将型腔的底座设计成更为复杂的异形结构形状，需要注意异形结构的料锭所需质量不容易计算，在装料时也会增加难度。因此本专利技术的型腔底座呈球面为最佳实施例。本专利技术采用柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同，使通过该区熔坩埚制备的料锭尽可能满足整体性即料锭的外形尽可能为一块，使制备的料锭贴近束流坩埚的外形，从而避免了束流时使用砸料和颗粒状料；针对同一型号的束流坩埚，相对于现有装流量可由350g增加到450g，增幅约提高30％，提高了束流坩埚的装料量；同时使分子束外延束流源使用时间延长，减少了更换原料的次数。由于不再使用碎料，碎料之间的不可控的缝隙空间消除，如图3所示使用新的料锭后，不仅次数得到延长，且同一束流强度的使用温度更低，整体温度变化曲线更加舒缓平稳且最高值与最低值之间的差值更小，新料锭的使用更加稳定，易于获得平稳的束流。在本专利技术的第二实施例中，本专利技术提供一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚，区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，柱状型腔体的形状与将束流坩埚4的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同，区熔坩埚的柱状型腔体横截面呈扇形，柱状型腔体的半径小于束流坩埚的内腔半径。本实施例中，该束流坩埚可以是圆柱型或圆锥型，也可以是外形类似圆柱外形的坩埚，束流坩埚4内腔形状是指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚，其特征在于，所述区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，所述柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同；所述柱状型腔体的半径小于所述束流坩埚的内腔半径。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备分子束外延束流源料锭的区熔坩埚，其特征在于，所述区熔坩埚的型腔包括柱状型腔体和底座，所述柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同；所述柱状型腔体的半径小于所述束流坩埚的内腔半径。2.根据权利要求1所述的区熔坩埚，其特征在于，所述型腔的底座设有弧面或球面，用于形成料锭限位部。3.根据权利要求1所述的区熔坩埚，其特征在于，当所述柱状型腔体的形状与将束流坩埚的内腔沿轴向中心线均匀切割后的切割体形状相同时，所述区熔坩埚的柱状型腔体横截面呈扇形。4.根据权利要求1或2或3所述的区熔坩埚，其特征在于，所述区熔坩埚为竖直区熔坩埚，所述竖直区熔坩埚的型腔开口沿所述竖直区熔坩埚的径向设置；所述竖直区熔坩埚的柱状型腔体的形状与束流坩埚内腔形状相同；或者，所述竖直区熔坩埚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丛，孙书奎，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11