一种大小可调的组合式坩埚热场制造技术

本发明专利技术公开了一种大小可调的组合式坩埚热场，属于熔炼设备技术领域，是针对现有坩埚无法适应籽晶尺寸的变化，热场不能调整的缺陷所提出，其包括：坩埚上盖、组合式坩埚筒、侧支撑组件和坩埚底，组合式坩埚筒为两端开口的筒体，组合式坩埚筒的底部安装在坩埚底上，坩埚上盖盖合在组合式坩埚筒的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒内形成封闭腔室，侧支撑组件通过螺纹安装在组合式坩埚筒的内壁上，且侧支撑组件位于组合式坩埚筒内壁上的高度可调，在侧支撑组件的中心位置上设有中心通孔，籽晶安装在中心通孔处。本发明专利技术的坩埚为模块化结构，可根据实际需要组合调整，实现不同尺寸籽晶的单晶生长，坩埚高度可调，可实现不同长径比的热场。

Thermal field of a combined crucible with adjustable size

【技术实现步骤摘要】
一种大小可调的组合式坩埚热场
：本专利技术属于熔炼设备
，具体涉及一种大小可调的组合式坩埚热场。
技术介绍
：物理气相传输PVT法是目前生长Sic晶体最有效的方法之一，在使用PVT法制备碳化硅SiC或氮化铝AlN单晶时，耐高温材料构成的坩埚为气相组分反应和沉积提供了相对密闭的空间。在晶体生长过程中，坩埚往往需要被加热到2000℃以上超过100个小时，这对坩埚可能会带来一定损耗，而高纯度的坩埚材料价值昂贵，通常需要进口，并且坩埚都是一次成型，其尺寸无法调整，这就导致长晶热场也随之固定，因此，一般一个尺寸的坩埚只能适用于一种尺寸的体单晶制备，无法适应籽晶尺寸的变化，也就无法满足工艺优化对热场进行随时调整的需求，这在一定程度上限制了工艺优化的速率，不利于制备成本的缩减。
技术实现思路
：本专利技术为克服现有坩埚尺寸单一、热场不能调整的缺陷，提供了一种大小可调的组合式坩埚热场，通过将坩埚设计成可拆卸的模块化结构，根据需要可组合得到不同高度的坩埚，从而适应不同尺寸籽晶的单晶生长需求。本专利技术采用的技术方案在于：一种大小可调的组合式坩埚热场，包括：坩埚上盖、组合式坩埚筒、侧支撑组件和坩埚底，所述组合式坩埚筒为两端开口的筒体，所述组合式坩埚筒的底部安装在坩埚底上，所述坩埚上盖盖合在组合式坩埚筒的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒内形成封闭腔室，所述侧支撑组件通过螺纹安装在组合式坩埚筒的内壁上，且侧支撑组件位于组合式坩埚筒内壁上的高度可调，在侧支撑组件的中心位置上设有中心通孔，籽晶安装在中心通孔处。优选地，所述组合式坩埚筒由两个以上结构相同的模块筒组成，每个模块筒的侧壁纵截面呈Z字形，且每相邻两个模块筒通过螺纹实现连接。优选地，所述侧支撑组件是由至少两个上下叠加的单支撑件组成，所述单支撑件为外径相同、且内径不同的圆环，每个单支撑件的纵截面为上底大、下底小的直角梯形，且直角位于外壁一侧，所有单支撑件叠加后的中心通孔共同形成圆台状的反应室；在侧支撑组件的外侧壁上设有螺纹，所述籽晶被夹持在相邻两个单支撑件之间。优选地，所述每个单支撑件是由两个C形结构拼接而成，在每个单支撑件的内侧壁上间隔加工有向圆心方向凸起的插接齿。优选地，在侧支撑组件的中心通孔内还设有上保温件，所述上保温件被夹持在一个单支撑件的中心通孔内，籽晶固定在上保温件的下表面上。优选地，在坩埚上盖中心开设有测温窗。优选地，在组合式坩埚筒的外壁上还刻有刻度线。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术将传统一体成形的坩埚结构设计成由多个结构相同的模块化筒组合而成，可以根据需要调整坩埚高度，实现不同长径比的热场；而且可以结合籽晶直径和热场需要选择适合数量的单支撑件，使籽晶放置的位置和使用数目选择更加灵活；而且模块化、组合形式的坩埚结构，在模块筒某一部分受到热场结构损耗时，只需更换相应部分即可，不影响其他材料重复使用，提高了材料的利用率，降低了实验的生产成本。2、本专利技术通过侧支撑组件的组合和高度的调整，形成的圆台形反应室，可以实现对挥发气相组分进行导流的功能。3、本专利技术通过上保温件和侧支撑组件间的自由组合，可用于不同直径籽晶进行单晶生长，特别是适合尺寸较小、进行扩径长晶实验或晶体直径持续变化的籽晶。附图说明：图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为模块筒的一种结构示意图；图3为模块筒的另一种结构示意图；图4为单支撑件的结构示意图；图5为图4中一种结构的A-A剖视图；图6为图4中另一种结构的A-A剖视图；图7为上保温件的结构示意图图；图8为实施例2的结构示意图；图9为低长径比坩埚结构示意图；其中：1坩埚上盖、11测温窗、2组合式坩埚筒、21模块筒、211上拼接面、212下拼接面、3侧支撑组件、30中心通孔、31单支撑件、32插接齿、33反应室、4坩埚底、5籽晶、6上保温件、61配合齿、7反应原料。具体实施方式：实施例1如图1所示，本专利技术为一种大小可调的组合式坩埚热场，包括：坩埚上盖1、组合式坩埚筒2、侧支撑组件3和坩埚底4。所述坩埚上盖1为圆形，在坩埚上盖1的内侧壁上加工有螺纹，选用耐高温材料制成，所述耐高温材料是由石墨和高熔点金属构成。进一步地，为了方便测温仪进行测温，也可以在坩埚上盖1的中心位置开设测温窗11。所述坩埚底4为圆形，在坩埚第4的上表面设有与组合式坩埚筒2螺纹连接的连接面，在连接面的侧壁上加工有螺纹。所述组合式坩埚筒2为两端开口的筒体，所述组合式坩埚筒2的底部安装在坩埚底4上，所述坩埚上盖1通过螺纹方式盖合在组合式坩埚筒2的顶部开口上，安装组合后使组合式坩埚筒2内形成封闭腔室。如图2和图3所示，所述组合式坩埚筒2由两个以上结构相同的模块筒21组成，每个模块筒21的侧壁纵截面呈Z字形，在每个模块筒21上均设有上拼接面211和下拼接面212，所述上拼接面211上加工有外螺纹，外螺纹朝向组合式坩埚筒2的外侧，所述下拼接面212上加工有内螺纹，所述内螺纹朝向组合式坩埚筒2的内侧，使每相邻两个模块筒21的上拼接面211和下拼接面212通过内螺纹与外螺纹的配合实现固定连接。进一步地，如图所示，每个模块筒21也可以将上拼接面211上加工有内螺纹、下拼接面212上加工有外螺纹，可以使相邻两个模块筒21实现相同的连接效果。如图4至图6所示，所述侧支撑组件3是由至少两个上下叠加的单支撑件31组成，所述单支撑件31为外径相同、内径不同的圆环，该圆环可以为实芯圆环，也可以是顶部设有开口的凹槽型圆环，在每个单支撑件31的中心位置上就形成了中心通孔30，籽晶5安装在中心通孔30处。所述每个单支撑件31的纵截面为上底大、下底小的直角梯形，且直角位于外壁一侧，当所有单支撑件31叠加后的中心通孔30就共同形成了圆台状的反应室33，具有倾斜形状的反应室33可充分发挥气相组分的导流功能，而且倾斜度可根据需要进行调整。在每个单支撑件31的外壁上都开设有用来与组合式坩埚筒2内壁相匹配的外螺纹，通过单支撑件31上的外螺纹与组合式坩埚筒2上的内螺纹间的配合，可以实现侧支撑组件3在组合式坩埚筒2内部的位置高度上下可调。所述籽晶5根据需要确定位置高度，通过相邻两个单支撑件31实现夹持固定。为了使坩埚内各部件位置更加直观，在组合式坩埚筒2的外壁上刻有刻度线。实施例2如图7和图8所示，实施例2与实施例1的不同之处在于，所述每个单支撑件31是由两个C形结构拼接而成，两个单支撑件31的拼接面可以为插接方式或者为面接触方式。在每个单支撑件31的内侧壁周向间隔加工有向圆心方向凸起的插接齿32，所述插接齿32为凸凹结构。在组合式坩埚筒2内部还增设有保温组件6。所述上保温件6为圆台形，在上保温件6的外壁周向设有与单支撑件31上插接齿32相匹配的配合齿61，通过插接齿32与配合齿61的配合，使保温组件6被夹持在侧支撑组件3的中心通孔30内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大小可调的组合式坩埚热场，其特征在于，包括：坩埚上盖(1)、组合式坩埚筒(2)、侧支撑组件(3)和坩埚底(4)，所述组合式坩埚筒(2)为两端开口的筒体，所述组合式坩埚筒(2)的底部安装在坩埚底(4)上，所述坩埚上盖(1)盖合在组合式坩埚筒(2)的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒(2)内形成封闭腔室，所述侧支撑组件(3)通过螺纹安装在组合式坩埚筒(2)的内壁上，且侧支撑组件(3)位于组合式坩埚筒(2)内壁上的高度可调，在侧支撑组件(3)的中心位置上设有中心通孔(30)，籽晶(5)安装在中心通孔(30)处。/n

【技术特征摘要】
1.一种大小可调的组合式坩埚热场，其特征在于，包括：坩埚上盖(1)、组合式坩埚筒(2)、侧支撑组件(3)和坩埚底(4)，所述组合式坩埚筒(2)为两端开口的筒体，所述组合式坩埚筒(2)的底部安装在坩埚底(4)上，所述坩埚上盖(1)盖合在组合式坩埚筒(2)的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒(2)内形成封闭腔室，所述侧支撑组件(3)通过螺纹安装在组合式坩埚筒(2)的内壁上，且侧支撑组件(3)位于组合式坩埚筒(2)内壁上的高度可调，在侧支撑组件(3)的中心位置上设有中心通孔(30)，籽晶(5)安装在中心通孔(30)处。


2.如权利要求1所述的一种大小可调的组合式坩埚热场，其特征在于：所述组合式坩埚筒(2)由两个以上结构相同的模块筒(21)组成，每个模块筒(21)的侧壁纵截面呈Z字形，且每相邻两个模块筒(21)通过螺纹实现连接。


3.如权利要求1或2所述的一种大小可调的组合式坩埚热场，其特征在于：所述侧支撑组件(3)是由至少两个上下叠加的单支撑件(31)组成，所述单支撑件(31)为外径相同、且内径不同的圆环，每个单支撑件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽丽，张胜涛，袁文博，范国峰，
申请(专利权)人：哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23