[發明專利]制造單晶錠的裝置

無效

• 申請號: 201010532816.0
• 申請日: 2010-11-01
• 公開（公告）號: CN101967675A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 李園
• 申請（專利權）人: 王楚雯
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00;C30B29/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

技術領域

本發明涉及單晶錠制造領域，特別是涉及一種制造藍寶石單晶錠的裝置。

背景技術

在現有的利用泡生法制造藍寶石單晶錠的裝置中，由于藍寶石給料在熔化過程中會產生微氣泡。所產生的微氣泡將沿著生長中的藍寶石晶錠的外表面上浮。但是利用現有的制造藍寶石單晶錠的裝置中，藍寶石晶錠的上部的生長速度較快，從而導致氣泡上浮被已凝固的晶體阻擋，不易排出，從而導致藍寶石單晶錠中易形成微小氣泡及相關缺陷。

此外，在現有的制造藍寶石單晶錠的裝置中，也容易發生藍寶石單晶錠與坩堝周邊和底部相粘接的問題，從而給藍寶石單晶錠的生長帶來不利的影響。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明需要提供一種制造單晶錠的裝置，所述裝置可以改善例如藍寶石的單晶錠的質量、且充分利用冷卻流體的利用效率。

根據本發明的制造單晶錠的裝置，包括：主體；設置在所述主體內的坩堝；主加熱器，所述主加熱器設置在所述坩堝的四周，用于熔化容納在坩堝內的給料；籽晶夾頭，所述籽晶夾頭位于所述坩堝之上，用于夾持籽晶；熱交換器，所述熱交換器位于所述坩堝的頂部和籽晶夾頭之間，所述籽晶夾頭可升降地穿過所述熱交換器且所述熱交換器中通入冷卻介質以對所述籽晶進行冷卻；和第一保溫部件，所述第一保溫部件設置在所述熱交換器與所述坩堝之間。

根據本發明的制造單晶錠的裝置，通過利用所述熱交換器，可以通過從主體之外將用于熱交換的流體循環地通入到所述熱交換器內來控制所述坩堝內的熱交換，以控制所述部分熔化的籽晶和熔化的給料的定向凝固，從而實現了例如氦氣的流體的充分利用。

另外，根據本發明上述實施例的制造單晶錠的裝置還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一個實施例，第一保溫部件為熱反射屏和/或保溫層。熱反射屏用于將來自坩堝的熱量反射回坩堝內節省能量，保溫層也可以防止坩堝的熱量被散逸。

根據本發明的一個實施例，所述第一保溫部件之下設置有輔助加熱器。輔助加熱器可用于在形成單晶錠的初始階段加熱以防止單晶錠在橫向方向上的過度生長，同時也為了防止局部過冷。即，通過控制該輔助加熱器也可以控制單晶錠沿著橫向方向的結晶速度。

根據本發明的一個實施例，所述第一保溫部件和輔助加熱器產生的溫度場在晶體生長的初始階段控制成使得朝向坩堝的側壁的單晶生長速度小于沿著縱向向下的單晶生長速度。從而在晶體生長的初始階段單晶錠橫向生長少，有利于熔體中氣泡的上浮排出，減少了晶體中的氣泡及相關缺陷，實現了單晶錠的良好生長。

根據本發明的一個實施例，所述制造單晶錠的裝置進一步包括：溫控部件，所述溫控部件設置在所述坩堝的底部中央。

其中，所述溫控部件為溫度可調節的加熱器，以在形成單晶錠的過程加熱以防止單晶錠粘接到坩堝的底部。

根據本發明的一個實施例，所述制造單晶錠的裝置進一步包括：稱重單元，所述稱重單元連接至所述籽晶夾頭，用于稱取晶體的重量，所述溫控部件和/或所述主加熱器基于稱重單元的檢測結果被控制加熱以防止單晶粘接到坩堝底部和/或側壁、并在發生粘接時熔化粘接至所述坩堝的單晶。

根據本發明的一個實施例，所述制造單晶錠的裝置進一步包括：第二保溫部件，所述第二保溫部件設置在所述主加熱器與所述主體之間；第三保溫部件，所述第三保溫部件設在所述坩堝底部與所述主體之間。

可選地，所述第二保溫部件為熱反射屏和/或保溫層，以及所述第三保溫部件為熱反射屏和/或保溫層。其中熱反射屏可以將從坩堝和加熱器輻射出來的熱量反射回去；保溫層也可以防止坩堝的熱量被散逸，以防止晶體內部形成過大的溫度梯度，從而使得在結晶過程中，單晶錠不會與坩堝的內壁粘接，晶體的內應力也得到控制。

其中，所述熱反射屏由鎢、鉬、鎢鉬合金或石墨形成，所述保溫層由保溫碳氈形成。

根據本發明的一個實施例，所述冷卻介質為水或者氦氣。

根據本發明的一個實施例，所述主加熱器由鎢、鉬、鎢鉬合金或石墨形成。

根據本發明的一個實施例，所述單晶錠為藍寶石晶錠。

根據本發明的制造單晶錠的裝置，通過第一保溫部件和輔助加熱器在晶體生長的初始階段形成控制晶體縱向生長速度高于橫向生長速度的溫度梯度場，且通過溫控部件防止單晶錠粘接到坩堝的底部，從而實現了所述單晶錠的良好生長，減少了晶體中的氣泡，提高了所述藍寶石單晶錠的質量，并提取方便。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明