[實用新型]用于單晶生長裝置的結晶區溫度梯度調節器

無效

• 申請號: 200820062849.1
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN201212066Y
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 趙北君;朱世富;何知宇;陳寶軍;唐世紅;王立苗
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司
• 代理人: 黃幼陵

技術領域

本實用新型屬于熔體單晶生長設備領域，特別涉及一種用于坩堝下降法單晶生長裝置的結晶區溫度梯度調節器。

背景技術

坩堝下降法，即Bridgman-Stockbarger法(簡稱B-S法)是一種重要的熔體單晶生長方法。B-S單晶生長裝置一般為兩溫區、雙爐筒生長爐，通過加熱元件和爐膛內隔熱、保溫材料的配置來形成高溫熔化區和具有合適溫度梯度的結晶區，以達到生長單晶體的目的。由于不同的晶體材料，生長不同尺寸的晶體，要求不同的溫場分布，即要求不同的溫度梯度與之匹配，因此通常使用的B-S爐都是針對某一種晶體材料的特性和生長尺寸大小而設計定型的，其溫場分布不能調節，生長不同材料需要進行不同的生長爐設計。再者，通常使用的B-S生長爐，其溫度梯度都不太大，其結晶區一般都位于兩爐筒中間的縫隙附近，材料結晶時易受外界環境的干擾和空氣對流的影響。因此，對于生長熔點較高，需要較大溫度梯度的材料，尤其是生長直徑較大的晶體時，其固液界面很難穩定，晶體容易產生缺陷，甚至難于獲得完整的單晶體。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結晶區溫度梯度調節器，該調節器安裝在坩堝下降法單晶生長裝置的結晶區，可增大結晶區溫度梯度的調整范圍，更易于獲得窄溫區、大溫梯的溫場分布。

本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器，由保溫隔熱材料制作的座板和保溫隔熱材料制作的動板組成；座板上設置有一底部為平面的凹槽，凹槽的中心部位開設有大于坩堝套外徑的通孔I，凹槽的環面上開設有調溫孔I；動板的形狀和徑向尺寸與座板上設置的凹槽相匹配，動板中心部位開設有與通孔I尺寸相同的通孔II，動板環面上開設有調溫孔II，調溫孔II與所述凹槽環面上開設的調溫孔I形狀、尺寸、數量、間距相同；動板放置在座板所設置的凹槽中，其與凹槽為動配合，座板的高度h₁＝20～40mm，動板放置在座板所設置的凹槽中后，座板底面至動板頂面的高度h₂＝25～60mm。

座板凹槽環面上開設的調溫孔I和動板環面上開設的調溫孔II至少為4個，優選方案是6個，調溫孔I和調溫孔II在其所在的環面上均勻分布。

座板的形狀為矩形板，座板上設置的凹槽為圓形凹槽，動板為圓形板。

與本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器相適應的的坩堝下降法單晶生長裝置，包括上端封閉、下端開口的整體式爐體，安裝在爐體上的加熱器，與加熱器連接的控溫儀，安裝安瓿的坩堝套，放置坩堝套的坩堝托，與坩堝托連接的升降旋轉驅動機構；爐體中的爐膛包括高溫區A、結晶區B和低溫區C，裝有安瓿的坩堝套通過爐體下端的開口進入爐膛，在升降旋轉驅動機構的作用下在爐膛內按結晶要求升降或旋轉。與本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器安裝在爐膛結晶區B，結晶區溫度梯度調節器的座板固定在爐體上。旋轉放置在座板凹槽中的動板，便可調節座板凹槽環面上調溫孔I和動板環面上調溫孔II的重合面積，從而調節從高溫A區向低溫C區輻射和傳導的熱流量，使結晶區B溫度梯度可在大范圍內調整，易于獲得窄溫區、大溫梯的溫場分布。

本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器不僅結構簡單，使用方便，而且調節結晶區溫度梯度時靈敏度高。

2、由于在爐膛結晶區B安裝了本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器，因而使結晶區溫度梯度可在大范圍內調整，且易于獲得窄溫區、大溫梯的溫場分布。

3、安裝了本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器的單晶生長裝置，由于便于調節溫場分布，因而一次設計便可用于多種材料的單晶生長，特別適用于實驗室中生長各種不同材料的晶體，例如金屬單晶體和化合物半導體單晶體的制備。

附圖說明

圖1是組成本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器的座板的一種形狀構造簡圖；

圖2是圖1的A-A剖視圖；

圖3是組成本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器的動板的一種形狀構造簡圖；

圖4是圖2的A-A剖視圖；

圖5是本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器的一種結構簡圖；

圖6是坩堝下降法單晶生長裝置的一種結構簡圖；

圖7是坩堝下降法單晶生長裝置的溫場分布示意圖；

圖8是使用安裝了本實用新型所述結晶區溫度梯度調節器的單晶生長裝置生長的銅單晶照片；

圖9是圖8所述銅單晶(200)面單晶衍射譜。