一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚，该坩埚包括坩埚体和坩埚盖，坩埚盖的下表面用于安置籽晶，坩埚盖的一部分同轴地位于坩埚体的侧壁内表面之内，坩埚盖与坩埚体之间的间隙最小且位置最高之处为密封面，坩埚盖的下表面与密封面之间的轴向距离为

【技术实现步骤摘要】
一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚


[0001]本专利技术涉及晶体生长
，特别是涉及一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚
。

技术介绍

[0002]物理气相传输法是一种被广泛应用在碳化硅
、
氮化铝等晶体生长的方法，通过对圆柱形坩埚外周进行加热
、
使坩埚体中下部的固相原料在高温下蒸发，原料蒸气在温度梯度的驱动下，向上扩散到预先固定在坩埚盖下表面的籽晶表面上沉积
、
生长，按照籽晶的原子排列方式生长成单晶
。
用于物理气相传输法的坩埚一般由坩埚盖和上面开口下面带底的圆筒状坩埚体组成，坩埚盖和坩埚体上口之间或者通过螺纹压紧密封
、
或者仅靠坩埚盖的自重平盖在埚口“密封”。
在现有技术中，坩埚盖与坩埚体上口之间的密封面在径向上大于籽晶的直径
、
在轴向上等于
(
例如：平盖密封，如图
1)
或者低于
(
例如：螺纹压紧密封，如图
2)
籽晶的高度
。
由于生长区域的温度分布规律是外周温度大于中心温度
、
低处温度大于高处温度，因此，上述位置较低
、
较靠外的密封面的温度大于籽晶表面的温度，坩埚内的原料蒸气除了在温度较低的坩埚盖下表面上的籽晶表面沉积
、
结晶之外，还会有一部分原料蒸气通过坩埚盖与坩埚体上口之间温度较高的密封面的缝隙
、
逸散到坩埚外面的炉膛里去<br/>(
直至坩埚内结晶生长到达上述密封面
、
堵塞住密封面漏气的缝隙为止
)
，从而腐蚀
、
污染炉膛的保温材料，劣化其保温性能，增加其更换频率和成本
、
降低晶体生长的质量和成品率
。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例的目的在于提供一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚，以解决原料蒸气通过坩埚盖与坩埚体上口之间密封面的缝隙
、
逸散到坩埚外面的问题
。
具体技术方案如下：
[0004]本专利技术实施例提供了一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚，所述坩埚包括坩埚体和坩埚盖，所述坩埚盖的下表面用于安置籽晶，所述坩埚盖的一部分同轴地位于所述坩埚体的侧壁内表面之内，所述坩埚盖与所述坩埚体之间的间隙最小且位置最高之处为密封面，所述坩埚盖的下表面与所述密封面之间的轴向距离为
H
，满足
1mm≤H≤100mm。
[0005]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖的顶部边沿设置有第一限位结构，所述第一限位结构与所述坩埚体的侧壁的上表面搭接，搭接之处即为所述密封面
。
[0006]在本专利技术的一种实施方案中，所述第一限位结构为沿所述坩埚盖的侧壁外表面的顶部边沿设置的环状凸缘
。
[0007]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖的侧壁外表面为上大下小结构，所述坩埚体的侧壁顶部内径介于所述坩埚盖的侧壁最大外径和最小外径之间，所述坩埚盖的侧壁外径大于所述坩埚体的侧壁顶部内径的部分为第二限位结构，所述第二限位结构与所述坩埚体的侧壁内表面顶部搭接，搭接之处即为所述密封面
。
[0008]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖顶部横截面为第一圆形，所述坩埚盖底
部横截面为第二圆形，所述第一圆形的直径大于所述第二圆形的直径，沿坩埚轴向观察，所述坩埚盖的侧壁外表面与所述坩埚体的侧壁内表面之间的夹角为3°
～
15
°
。
[0009]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖的侧壁外表面设置有外螺纹，所述坩埚体的侧壁内表面设置有内螺纹，所述坩埚盖与所述坩埚体通过所述外螺纹和所述内螺纹相互啮合，啮合最高之处即为所述密封面
。
[0010]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖为凹形结构，具有坩埚盖侧壁和坩埚盖底壁
。
[0011]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚盖侧壁的厚度范围为1‑
10mm
；所述坩埚盖底壁的厚度范围为1‑
10mm。
[0012]在本专利技术的一种实施方案中，所述坩埚体和
/
或所述坩埚盖的材质选自钨
、
钼
、
钽
、
铌
、
铼
、
铱
、
铑
、
铂或者以上金属的合金
、
石英
、
石墨中的任一种
。
[0013]本专利技术实施例有益效果：
[0014]本专利技术实施例通过控制坩埚盖下表面
(
安置有籽晶
)
与坩埚盖
‑
坩埚体侧壁密封面之间的轴向距离
H
满足
1mm≤H≤100mm
，使得在晶体生长过程中，坩埚盖与坩埚体侧壁密封面处的温度低于籽晶所在的坩埚盖下表面位置处的温度
、
并且为坩埚内温度最低之处，因此，在坩埚盖下表面温度较高处的籽晶结晶长大之前，原料蒸气首先在温度最低的坩埚盖与坩埚体侧壁密封面处沉积，彻底堵塞密封面处漏气的缝隙，解决了原料蒸气通过坩埚盖与坩埚体上口之间密封面的缝隙逸散到坩埚外面去的问题，减少直至杜绝了原料蒸气的泄漏，以及原料蒸气的泄漏对坩埚外炉膛
/
发热
/
保温材料和测温
/
控温光路的腐蚀和污染，可以提高发热
/
保温材料的使用寿命
、
改善测温
/
控温的准确度，从而提高生长晶体的质量
、
降低成本
。
[0015]当然，实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点
。
附图说明
[0016]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，还可以根据这些附图获得其他的实施例
。
[0017]图1为现有技术中用于物理气相传输法生长晶体的坩埚的第一种示意图；
[0018]图2为现有技术中用于物理气相传输法生长晶体的坩埚的第二种示意图；
[0019]图3为本专利技术一种实施方案的用于物理气相传输法生长晶体的坩埚的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术另一种实施方案的用于物理气相传输法生长晶体的坩埚的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术再一种实施方案的用于物理气相传输法生长晶体的坩埚的结构示意图；
[0022]附图标记：
[0023]坩埚盖
‑1，籽晶
‑2，原料
‑3，坩埚体
‑4，坩埚体的侧壁内表面
‑5，坩埚盖的下表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于物理气相传输法生长晶体的坩埚，其特征在于，所述坩埚包括坩埚体
(4)
和坩埚盖
(1)
，所述坩埚盖
(1)
的下表面
(6)
用于安置籽晶
(2)
，所述坩埚盖
(1)
的一部分同轴地位于所述坩埚体
(4)
的侧壁内表面
(5)
之内，所述坩埚盖
(1)
与所述坩埚体
(4)
之间的间隙最小且位置最高之处为密封面
(8)
，所述坩埚盖
(1)
的下表面
(6)
与所述密封面
(8)
之间的轴向距离为
H
，满足
1mm≤H≤100mm。2.
根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚盖
(1)
的顶部边沿设置有第一限位结构
(9)
，所述第一限位结构
(9)
与所述坩埚体
(4)
的侧壁的上表面搭接，搭接之处即为所述密封面
(8)。3.
根据权利要求2所述的坩埚，其特征在于，所述第一限位结构
(9)
为沿所述坩埚盖
(1)
的侧壁外表面
(10)
的顶部边沿设置的环状凸缘
。4.
根据权利要求1所述的坩埚，其特征在于，所述坩埚盖
(1)
的侧壁外表面
(10)
为上大下小结构，所述坩埚体
(4)
的侧壁顶部内径介于所述坩埚盖
(1)
的侧壁最大外径和最小外径之间，所述坩埚盖
(1)
的侧壁外径大于所述坩埚体
(4)
的侧壁顶部内径的部分为第二限位结构
(11)
，所述第二限位结构
(11)
与所述坩埚体
(4)
的侧壁内表面
(5)
顶部搭接，搭接之处即为所述密封面
(8)。5.

【专利技术属性】
技术研发人员：倪代秦，周振翔，訾蓬，黄存新，陈建荣，
申请(专利权)人：中材人工晶体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：