[發(fā)明專利]用于生長晶體的裝置及用該裝置生長晶體的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110265814.4
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102296353A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盛建明;王平;胡董成;張雪平
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇同人電子有限公司
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00
• 代理公司: 北京市德恒律師事務(wù)所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生長晶體的裝置以及利用該裝置生長晶體的方法。?

背景技術(shù)

藍(lán)寶石晶體生長主要有熱交換法、泡生法和提拉法等。熱交換法，簡稱HEM，其原理是利用熱交換器冷卻帶走熱量，使晶體生長區(qū)域內(nèi)形成一個下冷上熱的縱向溫度梯度，同時再通過控制熱交換器內(nèi)氣體流量和加熱功率來控制此溫度梯度，從而形成坩堝內(nèi)熔體自下向上凝固，完成晶體生長的過程?，F(xiàn)有的熱交換法生長藍(lán)寶石晶體過程為：將放有籽晶和原料的坩堝放置在熱場中，然后加熱將原料熔化，籽晶通過坩堝底部的熱交換器內(nèi)的氣體進(jìn)行冷卻從而保證不被熔化，同時進(jìn)行晶體的生長。晶體生長時，由加熱器控制熔體的溫度梯度，通過熱交換器內(nèi)冷卻氣體的流量來控制晶體的溫度梯度，從而控制晶體生長速率。但這種方法產(chǎn)生溫度梯度的效果不好。同時由于晶體生長是一個較復(fù)雜的過程，要想得到較理想的晶體質(zhì)量，需從多方面進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。?

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中存在的一個或多個問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于生長晶體的裝置以及利用該裝置生長晶體的方法，工藝簡單，可方便有效地調(diào)節(jié)熱場內(nèi)的溫度梯度分布，控制晶體生長過程，從而提高晶體質(zhì)量。?

為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于晶體生長的裝置，該裝置包括保溫層、設(shè)置在保溫層中的加熱器、設(shè)置在加熱器中?的坩堝、以及支撐坩堝的支撐桿，該裝置還包括溫度梯度控制裝置，其中：?

溫度梯度控制裝置包括隔熱層、以及支撐隔熱層的支柱；?

隔熱層設(shè)置在加熱器的下端部和保溫層底部之間；并且?

支柱設(shè)置在隔熱層下方支撐隔熱層，并且可以帶動隔熱層上下移動。?

優(yōu)選地，隔熱層包括：?

多層隔熱板，多層隔熱板疊放在一起并且設(shè)置有貫通多層隔熱板的孔，并且多層隔熱板通過孔套設(shè)在支撐桿上；?

間隔件，間隔件設(shè)置在多層隔熱板的相鄰兩層之間，并且該相鄰的兩層隔熱板之間形成2-10mm的間隙；?

保持件，保持件沿縱向貫穿并固定多層隔熱板。?

優(yōu)選地，隔熱層的最下層隔熱板上設(shè)置有連接支柱的槽，支柱的頂端容納在槽中。

優(yōu)選地，多層隔熱板上還設(shè)置有多個小孔，保持件通過多個小孔貫穿多層隔熱板，并且保持件與間隔件連接以固定間隔件。?

優(yōu)選地，多層隔熱板包括圓環(huán)狀的多層鎢板，間隔件包括與多層鎢板同軸設(shè)置且圍成環(huán)形的鎢絲環(huán)，并且多層鎢板的相鄰兩層之間設(shè)置有至少一個鎢絲環(huán)。?

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種根據(jù)上述用于晶體生長的裝置生長晶體的方法，包括以下步驟：?

將籽晶和原料放置在坩堝中，同時設(shè)置溫度梯度控制裝置的初始位置在靠近加熱器底端處，使加熱器開始升溫，熔化原料，并且向坩堝中吹送冷卻氣體使得籽晶不被熔化；?

升溫一段時間后，使溫度梯度控制裝置朝向遠(yuǎn)離加熱器的下端部的方向移動；?

原料熔化完成后，增加冷卻氣體流量，使晶體從籽晶處開始向上生長。?

優(yōu)選地，該方法還包括以下步驟：在晶體生長完成后，使溫度梯度控制裝置朝向靠近加熱器的下端部的方向移動。?

優(yōu)選地，升溫過程中，使溫度梯度控制裝置朝向遠(yuǎn)離加熱器的下端部的方向移動的步驟還包括：?

在加熱器升溫至1500℃-2000℃時，使溫度梯度控制裝置從初始位置移動至與加熱器的下端部相距30-60mm的第一位置。?

優(yōu)選地，當(dāng)晶體生長完成時，使溫度梯度控制裝置朝向靠近加熱器的下端部的方向移動的步驟包括：使溫度梯度控制裝置從與加熱器的下端部相距30-60mm的第一位置移動至初始位置。?

優(yōu)選地，籽晶包括藍(lán)寶石籽晶，原料包括Al₂O₃。?

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過在加熱器和保溫層之間設(shè)置溫度梯度控制裝置，在加熱器中形成了適宜晶體生長的溫度梯度。當(dāng)加熱器剛開始升溫時，使溫度梯度裝置較為靠近加熱器，減少加熱器中熱量的流失，增強了保溫效果。當(dāng)加熱器升至一定溫度之后，使溫度梯度裝置遠(yuǎn)離加熱器，增加了縱向溫度梯度，從而有效地控制晶體生長過程，提高晶體的質(zhì)量。當(dāng)晶體生長完成時，再使溫度梯度裝置靠近加熱器，減小縱向溫度梯度，保證晶體不會在降溫階段由于過大的溫度梯度而開裂，進(jìn)一步提高晶體的質(zhì)量。另外，由于整個裝置使用的都是基本的連桿結(jié)構(gòu)，使得工藝簡單。?

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：?

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；?