一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构制造技术

本申请涉及半导体技术领域，具体公开了一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，包括石英管和与石英管螺纹连接的石英帽，所述石英帽内壁设有内螺纹且与石英管螺纹连接；所述石英帽靠近石英管一侧沿其周面开设有容纳槽，容纳槽处于石英帽顶部与内螺纹之间，所述容纳槽内填充有膨胀石墨

【技术实现步骤摘要】
一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构


[0001]本申请涉及半导体
，更具体地说，它涉及一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构。

技术介绍

[0002]GaAs材料是一种重要的化合物半导体材料，具有许多不同于Si、Ge材料的特性，能够广泛应用于发光器件如激光器、光探测器以及高频器件等领域。
[0003]GaAs单晶衬底产品在制备时，需要将高纯砷和高纯镓合成的多晶GaAs装入PBN坩埚，然后将装料的PBN坩埚装入石英管并用石英帽焊接密封。
[0004]专利技术人发现采用上述密封材料操作较为不便，而且密封效果有待改进。

技术实现思路

[0005]为了实现石英管和石英帽之间的密封操作更为方便，而且密封效果优异，本申请提供一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构。
[0006]本申请提供的一种砷化镓晶体生长用新型密封结构采用如下的技术方案：一种砷化镓晶体生长用新型密封结构，包括石英管和与石英管螺纹连接的石英帽，所述石英帽内壁设有内螺纹且与石英管螺纹连接；所述石英帽靠近石英管一侧沿其周面开设有容纳槽，容纳槽处于石英帽顶部与内螺纹之间，所述容纳槽内填充有膨胀石墨
‑
玄武岩纤维复合布，所述膨胀石墨
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玄武岩纤维复合布由玄武岩纤维布在分散有膨胀石墨的溶剂中浸渍后烘干得到。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请中石英管和石英帽之间的连接采用膨胀石墨
‑
玄武岩纤维复合布，玄武岩纤维具有优异的耐热耐高温性能，而膨胀石墨具有高温膨胀性能，如此将石英管和石英帽抵接后在单晶炉内高温单晶生长的时候，膨胀石墨受热膨胀，与石英管抵接，如此，操作更加方便，如此在生长过程中密封更为牢固，密封效果更好。而且石英帽与石英管的螺纹连接，尤其是石英管设置螺纹孔，而石英帽外凸设置有螺纹线，配合填充的复合布具有一定的填充性能，可以与石英管贴合，后期生长过程中膨胀石墨膨胀，使得石英帽与石英管之间被填充，起到优良的密封效果。而且操作更为方便。
[0008]可选的，分散有膨胀石墨的溶剂选用水，且膨胀石墨与水的质量比为(15
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20)：1。
[0009]可选的，分散有膨胀石墨的溶剂中还添加有聚乙烯醇，聚乙烯醇与水的质量比为1：(5
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6)。
[0010]通过采用上述技术方案，聚乙烯醇溶于水具有一定的粘性，从而更加有利于膨胀石墨在玄武岩纤维布上的附着，从而进一步提升最终的密封效果。
[0011]可选的，玄武岩纤维布浸渍后烘干参数为：烘干温度为60
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80℃，烘干时间为30
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40min。
[0012]通过采用上述技术方案，采用上述烘干参数的时候对于玄武岩纤维布的影响更小，而且膨胀石墨在玄武岩下纤维布上的分散更好，最终其密封效果更优异。
[0013]可选的，所述容纳槽内还设置有金属包覆垫片，金属包覆垫片一侧与所述石英管抵接，另一侧与所述膨胀石墨
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玄武岩纤维复合布贴合。
[0014]通过采用上述技术方案，金属包覆垫片具有更高的强度，将其应用于上述密封结构，再配合复合布的设置，在生长过程中，膨胀石墨受热膨胀，使得金属包覆垫片与石英管之间贴合更为紧密。
[0015]可选的，所述金属包覆垫片靠近石英管一侧还依次喷涂形成有McrAlY粘结层和陶瓷面层以及无机高温涂层，所述无机高温涂层由无机高温涂料喷涂得到，所述无机高温涂料由包括以下重量份的原料制得：8
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15份石英粉、30
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50份耐热树脂、10
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20份纳米α
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氧化铝、6
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10份纳米二氧化锆和15
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25份勃姆石溶胶。
[0016]通过采用上述技术方案，MCrAlY粘结层和陶瓷面层涂层的设置实现了金属包覆垫片的保护，而且还减少了高温包覆垫片内部的石墨填料的烧失。而添加有石英粉以及纳米α
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氧化铝的无机高温涂层的设置进一步连接了陶瓷面层与石英管之间的连接，而且无机高温涂层的设置在常温下固化，更加有利于石英管的连接，而在高温下树脂具有一定的粘性，从而可以起到更好的粘接效果。
[0017]可选的，所述耐热树脂选用耐高温有机硅改性树脂；所述勃姆石溶胶由勃姆石固体在3
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5体积倍数的强酸溶液中溶解得到。
[0018]可选的，所述金属垫片外层喷涂有MCrAlY粘结层和陶瓷面层以及无机高温涂层后还进行真空高温固溶热处理和真空析出热处理操作。
[0019]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请中石英管和石英帽之间的连接采用膨胀石墨
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玄武岩纤维复合布，玄武岩纤维具有优异的耐热耐高温性能，而膨胀石墨具有高温膨胀性能，如此将石英管和石英帽抵接后在单晶炉内高温单晶生长的时候，膨胀石墨受热膨胀，与石英管抵接，如此在生长过程中密封更为牢固，密封效果更好，而且操作更为方便；2、本申请中金属包覆垫片具有更高的强度，将其应用于上述密封结构，再配合复合布的设置，在生长过程中，膨胀石墨受热膨胀，使得金属包覆垫片与石英管之间贴合更为紧密；3、MCrAlY粘结层和陶瓷面层涂层的设置实现了金属包覆垫片的保护，而且还减少了高温包覆垫片内部的石墨填料的烧失。而添加有石英粉以及纳米α
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氧化铝的无机高温涂层的设置进一步连接了陶瓷面层与石英管之间的连接，而且无机高温涂层的设置在常温下固化，更加有利于石英管的连接，而在高温下树脂具有一定的粘性，从而可以起到更好的粘接效果。
附图说明
[0020]图1是本申请实施例1中密封结构的结构示意图；图2是本申请实施例6中密封结构的结构示意图；图3是本申请实施例7中密封结构的结构示意图。
[0021]附图标记说明：1、石英管；2、石英帽；21、容纳槽；3、复合布；4、金属包覆垫片；5、MCrAlY粘结层；6、陶瓷面层；7、无机高温涂层。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
[0023]以下实施例中的玄武岩纤维布选用玄武岩纤维细纱布；MCrAlY粘结层由将MCrAlY合金粉末采用超音速火焰喷涂方法喷涂形成，MCrAlY合金粉末选用NiCoCrAlYX合金，由真空雾化技术得到，成分为Co：10％，Cr：25％，Al：8％，Y：0.5％，Si：0.1％，Hf：0.2％，Ta：3％，其余为Ni。
[0024]陶瓷面层采用大气等离子喷涂YSZ得到；膨胀石墨的粒径为120
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150目；耐高温树脂选用YBS耐高温有机硅改性树脂。
[0025]实施例1一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，包括石英管1和石英帽2，石英帽2下端的内壁设有内螺纹且石英管1外壁开设有螺纹孔，实现石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，其特征在于，包括石英管(1)和与石英管(1)螺纹连接的石英帽(2)，所述石英帽(2)内壁设有内螺纹且与石英管(1)螺纹连接；所述石英帽(2)靠近石英管(1)一侧沿其周面开设有容纳槽(21)，容纳槽(21)处于石英帽(2)顶部与内螺纹之间，所述容纳槽(21)内填充有膨胀石墨
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玄武岩纤维复合布(3)，所述膨胀石墨
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玄武岩纤维复合布(3)由玄武岩纤维布在分散有膨胀石墨的溶剂中浸渍后烘干得到。2.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，其特征在于：分散有膨胀石墨的溶剂选用水，且膨胀石墨与水的质量比为（15
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20）：1。3.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，其特征在于：分散有膨胀石墨的溶剂中还添加有聚乙烯醇，聚乙烯醇与溶剂的质量比为1：（5
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6）。4.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，其特征在于：玄武岩纤维布浸渍后烘干参数为：烘干温度为60
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80℃，烘干时间为30
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40min。5.根据权利要求1所述的一种用于砷化镓晶体生长用新型密封结构，其特征在于：所述容纳槽(21)内还设置有金属包覆垫片(4)，金属包覆垫片(4)一侧与所述石英管(1)抵接，另一侧与所述膨胀石墨
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【专利技术属性】
技术研发人员：张满，
申请(专利权)人：北京通美晶体技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：