一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，包括用于生长大尺寸晶体的晶体生长室、保温以形成温场的温场结构以及为大尺寸晶体生长提供真空生长环境的炉膛结构，温场结构由至少一保温层层叠结合且密闭形成，每个保温层由复数子保温层拼接而成，保温层的中心沿与其径向相对平行方向设置有发热体组件，发热体组件贯穿保温层；晶体生长室基于驱动机构沿温场结构轴向方向发生位移。本实用新型专利技术通过由内外两只发热体构建的双发热体结构，分别在发热体的外侧、顶部和底部分别安装有钨钼反射屏或保温层的方式，使得整个温场区域形成一个温区，构建出晶体生长的核心因素，可以得到结晶高度更高、品质更稳定的晶体。品质更稳定的晶体。品质更稳定的晶体。

【技术实现步骤摘要】
一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置


[0001]本技术涉及大尺寸单晶生长
，具体为一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置。

技术介绍

[0002]如何得到生长长度大、品质高晶体的问题一直是晶体生长行业领域的研究热点，而现有技术在对大尺寸单晶生长的构建措施里，通常采用只有一个发热体，通过动态控制形成一个较为合理的温度梯度，用于晶体生长。
[0003]其缺点在于，温度梯度主要由保温层及底部散热空间决定，温区范围大，涵盖整个发热体，梯度不合理，顶部梯度太小，底部梯度过大。
[0004]与此同时，现有技术中为了维持底部的熔体过热，籽晶不熔，需要升温到更高的温度，导致上部熔体温度过高，原料挥发浪费，这样就导致动力电的损耗普遍存在过大的问题。同时也由于存在过大的温区，就导致适合晶体生长的梯度区间小，晶体生长的长度小，进而导致熔体的中上部区域由于温度梯度不合适，结晶的整体高度低，中上部结晶品质差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本技术目的是提供一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，通过由内外两只发热体构建的双发热体结构，分别在发热体的外侧、顶部和底部分别安装有钨钼反射屏或保温层的方式，使得整个温场区域形成一个温区，同时基于将发热体设定在温区的不同高度，带来不同温度的变化，形成温度梯度的方式，构建出晶体生长的核心因素环境，可以得到结晶高度更高、品质更稳定的晶体，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，解决了现有技术中的问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，其由内向外依次包括：
[0007]用于生长大尺寸晶体的晶体生长室、保温以形成温场的温场结构以及为大尺寸晶体生长提供真空生长环境的炉膛结构，其中，
[0008]所述温场结构由至少一保温层层叠结合且密闭形成，每个所述保温层由复数子保温层拼接而成，所述保温层的中心沿与其径向相对平行方向设置有发热体组件，所述发热体组件贯穿保温层，用于在由多个保温层层叠结合且密闭形成的温区内形成温度梯度；
[0009]所述晶体生长室基于驱动机构沿温场结构轴向方向发生位移；
[0010]所述炉膛结构外设于温场结构，且与所述温场结构结合而密闭形成一真空腔体，以保证不会因外部气体的充入导致炉膛结构与温场结构间的腔体内形成热流，破坏所述温区内形成温度梯度；
[0011]所述驱动机构与外设控制器连接，以精准控制晶体生长室在温场结构的下降速度。
[0012]作为对本技术中所述一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置的改进，所述
发热体组件包括内发热体和外发热体，其中，所述内发热体固设在所述温场结构靠近晶体生长室的最内保温层处，所述外发热体固设在沿所述最内保温层向炉膛结构延伸的另一保温层处，且，
[0013]所述内发热体相对于晶体生长室几何中心的垂直高度小于所述外发热体相对于晶体生长室几何中心的垂直高度，用于在所述温区内形成温度梯度。
[0014]作为对本技术中所述一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置的改进，所述晶体生长室采用坩埚，其中，所述坩埚通过坩埚杆固设于由发热体组件环绕形成中空柱状腔体的几何中心处，所述坩埚杆依次贯穿保温层、炉膛结构连接于所述驱动机构。
[0015]作为对本技术中所述一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置的改进，所述驱动机构采用伺服电机，用于带动所述坩埚杆做往复运动。
[0016]在本技术提出的双发热体结构的大尺寸晶体生长装置的可能实现方式中，所述发热体组件电性连接外设控制器，用于控制外发热体和内发热体陆续升温，构建温区，其中，所述外发热体和内发热体均采用热电偶。
[0017]同时，作为本技术的第二方面，提出了一种双发热体结构的大尺寸晶体生长方法，包括以下步骤：第一步，在坩埚中装入籽晶和原料，并将其安置在坩埚杆上端，同步调整好坩埚的高度和位置；
[0018]第二步，对炉膛结构抽高真空，持续维持炉膛结构处于高真空状态；
[0019]第三步，通过外设控制器控制内发热体和外发热体升温，其中，当温度升高到设定的温度点后，通过调整外发热体的功率，构建坩埚中籽晶生长用所需温区的第一重的温度梯度，以用于维持所述温区的温度场，使坩埚内的原料保持微熔化状态；
[0020]第四步，基于第三步，通过外设控制器控制内发热体缓慢升温到设定的温度点，以用于控制晶体的结晶温度，并构建适合晶体生长的温度梯度；
[0021]第五步，继续通过外设控制器控制内发热体使坩埚底部的原料全部熔化至过热状态，通过炉膛结构底部的伺服电机，控制坩埚杆，缓慢下降，使坩埚内部的熔体，通过内发热体构成的温区，用于完成晶体的熔化、过热、结晶生长；
[0022]第六步，当坩埚杆下降到设定位移之后，结束生长过程，通过外设控制器设定的退火和降温程序，降温至室温后取出，结束。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0024]本技术通过由内外两只发热体构建的双发热体结构，分别在发热体的外侧、顶部和底部分别安装有钨钼反射屏或保温层的方式，使得整个温场区域形成一个温区，同时基于将发热体设定在温区的不同高度，带来不同温度的变化，形成温度梯度的方式，构建出晶体生长的核心因素环境，可以得到结晶高度更高、品质更稳定的晶体。
附图说明
[0025]参照附图来说明本技术的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本技术的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
[0026]图1为本技术一实施例中所提出的双发热体结构的大尺寸晶体生长装置的整体结构示意图。
[0027]图中标记说明：
[0028]1‑
炉膛结构、2
‑
上保温层、3
‑
侧保温层、4
‑
外发热体、5
‑
内发热体、6
‑
下保温层、7
‑
下保温外层、8
‑
坩埚、9
‑
伺服电机。
具体实施方式
[0029]容易理解，根据本技术的技术方案，在不变更本技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本技术的全部或者视为对本技术技术方案的限定或限制。
[0030]如图1所示，作为本技术的一个实施例，本技术提供技术方案：一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，其由内向外依次包括：
[0031]用于生长大尺寸晶体的晶体生长室；需要说明的是，晶体生长室优选为坩埚8，坩埚8通过坩埚杆固设于由发热体组件环绕形成中空柱状腔体的几何中心处，可理解的是，坩埚8的底部托放在坩埚杆上，坩埚杆外围设置有下保温层6，坩埚8所处的位置是核心温区，坩埚8底部放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，其特征在于：其由内向外依次包括：用于生长大尺寸晶体的晶体生长室、保温以形成温场的温场结构以及为大尺寸晶体生长提供真空生长环境的炉膛结构，其中，所述温场结构由至少一保温层层叠结合且密闭形成，每个所述保温层由复数子保温层拼接而成，所述保温层的中心沿与其径向相对平行方向设置有发热体组件，所述发热体组件贯穿保温层，用于在由多个保温层层叠结合且密闭形成的温区内形成温度梯度；所述晶体生长室基于驱动机构沿温场结构轴向方向发生位移；所述炉膛结构外设于温场结构，且与所述温场结构结合而密闭形成一真空腔体，以保证不会因外部气体的充入导致炉膛结构与温场结构间的腔体内形成热流，破坏所述温区内形成温度梯度；所述驱动机构与外设控制器连接，以精准控制晶体生长室在温场结构的下降速度。2.根据权利要求1所述的一种双发热体结构的大尺寸晶体生长装置，其特征在于：所述发热体组件包括内发热体和外发热体，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：华伟，陈伟，潘国庆，董永军，
申请(专利权)人：南京光宝晶体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：