一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆制造技术

本实用新型专利技术涉及用于称重提拉法的水冷籽晶杆，它包括用于固设晶种的杆芯，所述杆芯的上端设有旋转电机，所述旋转电机与称重体系连接，所述杆芯的外围套设有冷却单元以及位于冷却单元上方的波纹管；所述冷却单元包括用于与晶体生长炉顶壁固定连接的固定座以及与固定座一体成型的冷却套筒，所述固定座的中心设有与冷却套筒贯通且容杆芯穿过的通道，所述冷却套筒伸入晶体生长炉的炉膛内；所述冷却套筒的筒壁设有容纳冷却液的夹层，所述固定座上设有与所述夹层相通的腔室，且固定座上设有与腔室连通的进液口与出液口；所述波纹管连接于固定座与旋转电机之间。该水冷籽晶杆既能冷却杆芯，又不会对杆芯施加外力，可以用于称重提拉法晶体生长。法晶体生长。法晶体生长。

【技术实现步骤摘要】
一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆


[0001]本技术涉及一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆。

技术介绍

[0002]采用提拉法生长晶体时，需要先在一根籽晶杆上安装籽晶或称晶种，然后让籽晶与熔体接触，使熔体沿籽晶方向进行晶体生长。籽晶杆不仅时时地往上提拉晶体，同时也旋转晶体，以改善熔体的温度分布。目前提拉法一般都采用称重提拉法进行晶体生长，籽晶杆先固定在旋转电机下方，再和电机一起固定在称重体系的下方，晶体生长过程中通过测量晶体重量来间接计算直径，利用晶体重量的变化率来有效控制晶体外形。此方法要求在生长过程中，籽晶杆不能受到外力的影响，否则将影响晶体重量的测量而导致生长失控。
[0003]提拉法为了获得高质量的晶体，需要设计一个合适的温度分布。一般可以通过调节坩埚相对线圈位置，保温筒的厚度、层数等构筑温场。但是在生长一些热导率低的晶体时，往往通过上述调节手段，仍不能获得所需的温场。籽晶杆由于通过籽晶直接与晶体相连，且沿着生长方向，如能参与辅助导热降温，可大大方便构建合适的温度分布。
[0004]目前普遍使用的籽晶杆为陶瓷杆，由于陶瓷的导热系数较低，所以目前的籽晶杆几乎不参与辅助散热。由于陶瓷籽晶杆存在的问题，有必要设计一种具有辅助散热效果的籽晶杆。目前一般采用水冷的方式来辅助籽晶杆散热，有的将籽晶杆浸泡在流动的冷却水中散热，有的直接在籽晶杆内部设置水路散热如专利CN 213266784 U。这些方法虽然可以让籽晶杆参与辅助散热，但都与籽晶杆密切接触，使用过程中都对籽晶杆施加了外力而无法应用在称重提拉法中。/>
技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种结构简单、既冷却了籽晶杆，同时不会对籽晶杆施加外力，可以用于称重提拉法晶体生长的水冷籽晶杆。
[0006]本技术的目的通过如下技术方案实现：一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆，它包括用于固设晶种的杆芯，所述杆芯的上端设有控制其旋转的旋转电机，所述旋转电机与称重体系连接，所述杆芯的外围套设有冷却单元以及位于冷却单元上方的波纹管；
[0007]所述冷却单元包括用于与晶体生长炉顶壁固定连接的固定座以及与固定座一体成型的冷却套筒，所述固定座的中心设有与冷却套筒贯通且容杆芯穿过的通道，所述冷却套筒伸入晶体生长炉的炉膛内；所述冷却套筒的筒壁设有容纳冷却液的夹层，所述固定座上设有与所述夹层相通的腔室，且固定座上设有与腔室连通的进液口与出液口；
[0008]所述波纹管连接于固定座与旋转电机之间。
[0009]较之现有技术而言，本技术的优点在于：
[0010]本技术的用于称重提拉法的水冷籽晶杆结构简单，既能冷却杆芯，同时不会对杆芯施加外力，可以用于称重提拉法晶体生长，当通水或其他冷却液时，冷却套筒将对杆芯进行非接触式冷却，可通过调节水或其他冷却液的流速或温度调节冷却效果。波纹管的
设置便于建立气氛，防止固定座与冷却套筒容杆芯穿过的通道漏气。波纹管、固定座、冷却套筒以及炉膛形成的体系，在通过通入保护气体如氩气建立气氛后，整个体系密封性好，不漏气，进而稳定晶体的生长环境，利于晶体的生长。
附图说明
[0011]图1是本技术的结构示意图。
[0012]图2是本技术的水冷籽晶杆设于晶体生长炉炉膛上的状态示意图。
[0013]图3是冷却单元与波纹管的连接关系示意图。
[0014]图4是杆芯的结构示意图。
[0015]图5是图4中A的放大图。
[0016]图6是晶种固定杆的结构示意图。
[0017]图7是晶种嵌设于晶种固定杆上的状态图。
[0018]图8是固设有晶种的晶种固定杆的结构示意图。
[0019]标号说明：1杆芯、11杆芯主体、12晶种固定杆、121晶种槽A、122盖板、1221晶种槽B、123螺纹槽孔、2旋转电机、3称重体系、4冷却单元、41固定座、411腔室、412进液口、413出液口、42冷却套筒、421夹层、5波纹管、51法兰盘、6炉膛、7导轨、8外壳、9连接板、10升降电机、11晶种。
具体实施方式
[0020]下面结合说明书附图和实施例对本
技术实现思路
进行详细说明：
[0021]如图1至图8所示为本技术提供的一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆的实施例示意图。
[0022]所述用于称重提拉法的水冷籽晶杆，它包括用于固设晶种的杆芯1，所述杆芯1的上端设有控制其旋转的旋转电机2，所述旋转电机2与称重体系3连接，所述杆芯1的外围套设有冷却单元4以及位于冷却单元4上方的波纹管5；
[0023]所述冷却单元4包括用于与晶体生长炉炉膛6顶壁固定连接的固定座41以及与固定座41一体成型的冷却套筒42，所述固定座41的中心设有与冷却套筒42贯通且容杆芯1穿过的通道，所述冷却套筒42伸入晶体生长炉的炉膛6内；所述冷却套筒42的筒壁设有容纳冷却液的夹层421，所述固定座41上设有与所述夹层421相通的腔室411，且固定座41上设有与腔室411连通的进液口412与出液口413；
[0024]所述波纹管5连接于固定座41与旋转电机2之间。
[0025]波纹管5可以随杆芯1的提升而拉伸，不影响杆芯1的上升。另外，波纹管5的设立便于建立气氛，防止固定座41与冷却套筒42容杆芯1穿过的通道漏气。
[0026]晶体生长炉的炉膛6顶壁设有容杆芯1伸入的通孔，所述固定座41固设于该通孔处且冷却套筒42经该通孔伸入晶体生长炉的炉膛6内(如图2所示)。所述晶体生长炉顶壁的上表面设有纵向延伸的导轨7，所述旋转电机2与称重体系3设于一外壳8内，所述外壳8的外壁上设有一连接板9，所述连接板9与导轨7滑移连接，所述导轨7的顶部设有顶板，所述顶板上设有与所述外壳8连接的升降电机10，通过升降电机10带动外壳8上下移动，进而带动杆芯1上下移动以及波纹管5上下伸缩。升降电机10与导轨7形成提升机构，该提升机构与称重体
系3实现晶体称重提拉生长。提升机构、旋转电机2、称重体系3、炉膛6是晶体提拉炉的常规设计，因此本技术对这些结构不作过多的阐述。
[0027]冷却套筒42的长度可以根据晶体生长行程所需的杆芯1长度设定。冷却套筒42可以制作多种不同的长度及内径，根据需要进行更换。当需要对杆芯1冷却时，可向进液口412通水或通入其他冷却液，冷却套筒42将对杆芯1进行非接触式冷却，可通过调节水或其他冷却液的流速或温度调节冷却效果。
[0028]所述波纹管5的底端与顶端分别通过法兰盘51与固定座41、旋转电机2的机体对应连接。
[0029]所述法兰盘51与各部件的连接处可设置密封垫，使波纹管5、固定座41、冷却套筒42以及炉膛6形成的体系，在通过通入保护气体(如氩气)建立气氛后，整个体系密封性好，不漏气，进而稳定晶体的生长环境，利于晶体的生长。
[0030]所述杆芯1包括杆芯主体11以及与杆芯主体11底端拆合连接的晶种固定杆12；所述晶种固定杆12的底端开设有用于固定晶种的晶种槽A121，所述晶种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于称重提拉法的水冷籽晶杆，它包括用于固设晶种的杆芯(1)，所述杆芯(1)的上端设有控制其旋转的旋转电机(2)，所述旋转电机(2)与称重体系(3)连接，其特征在于：所述杆芯(1)的外围套设有冷却单元(4)以及位于冷却单元(4)上方的波纹管(5)；所述冷却单元(4)包括用于与晶体生长炉顶壁固定连接的固定座(41)以及与固定座(41)一体成型的冷却套筒(42)，所述固定座(41)的中心设有与冷却套筒(42)贯通且容杆芯(1)穿过的通道，所述冷却套筒(42)伸入晶体生长炉的炉膛(6)内；所述冷却套筒(42)的筒壁设有容纳冷却液的夹层(421)，所述固定座(41)上设有与所述夹层(421)相通的腔室(411)，且固定座(41)上设有与腔室(411)连通的进液口(412)与出液口(413)；所述波纹管(5)连接于固定座(41)与旋转电机(2)之间。2.根据权利要求1所述的用于称重提拉法的水冷籽晶杆，其特征在于：所述波纹管(5)的底端与顶端分别通过法兰盘(51)与固定座(41)、旋转电机(2)的机体对应连接。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕平，黄祥跃，孙义林，陈康进，
申请(专利权)人：福建致卓光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：