[發(fā)明專利]一種空心石墨模具及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110401028.2
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102443778A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉汝強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 劉汝強(qiáng)
• 主分類號: C23C16/00
• 分類號: C23C16/00;C23C16/34
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空心石墨模具及其應(yīng)用，屬于化學(xué)氣相沉積法生產(chǎn)大尺寸熱解氮化硼坩堝的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱解氮化硼坩堝在半導(dǎo)體材料的VGF法(垂直梯度凝固法)、LEC法(液封直拉法)、MBE法(分子束外延)生長中得到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，特別是用于拉制砷化鎵單晶材料的使用。熱解氮化硼坩堝的制造過程是將與坩堝外形相同的石墨模具置于化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，在加熱高溫條件下，以氮氣為保護(hù)氣體，將含有氮氫化合物的氣體，鹵素化合物氣體通入爐內(nèi)，一邊進(jìn)氣，一邊抽出，使?fàn)t內(nèi)保持低壓真空狀態(tài)，氨氣、鹵素化合物都在分解，脫氫的氮與元素硼形成化合物，并沉積在預(yù)先處理過的石墨模具上，形成熱解氮化硼，然后經(jīng)過降溫冷卻后，取出脫模即得到氮化硼坩堝。

在生產(chǎn)過程中，石墨模具通過石墨螺絲固定懸掛在旋轉(zhuǎn)盤(架)上，然后在旋轉(zhuǎn)盤的帶動下模具進(jìn)行轉(zhuǎn)動。在生產(chǎn)一些大尺寸的熱解氮化硼坩堝時，就需要用到與之匹配的大尺寸、大體積的模具，由于模具為石墨材質(zhì)，自身的密度和重量很大，在長時間的生產(chǎn)過程中，很容易發(fā)生石墨螺絲因承受不了石墨模具過大的重量而發(fā)生斷裂的情況，一旦有斷裂情況發(fā)生，整爐的產(chǎn)品會全部報廢掉，模具也有可能被損壞報廢，同時爐內(nèi)的其他器件也會因此損壞，結(jié)果造成了極大的損失，帶來人力、物力以及資源上的極大浪費。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種用于生產(chǎn)大尺寸熱解氮化硼坩堝的空心石墨模具。本發(fā)明還提供一種上述空心石墨模具的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種空心石墨模具，其特征是該石墨模具為空心結(jié)構(gòu)，包括模具杯體和模具盤蓋，所述的模具杯體的杯口內(nèi)壁上設(shè)有螺紋，所述模具蓋盤的外壁上設(shè)有螺紋，所述杯口內(nèi)壁上的螺紋與所述模具蓋盤外壁上的螺紋相匹配，所述模具杯體與模具盤蓋通過螺紋連接。

所述的模具盤蓋上固定有石墨螺絲，用于將該空心石墨模具固定懸掛在化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤上。

所述的模具盤蓋上軸向設(shè)置有通孔，所述通孔的內(nèi)壁上設(shè)置有螺紋，所述石墨螺絲通過通孔內(nèi)壁上的螺紋與模具盤蓋固定連接。

所述模具杯體的外形輪廓為底面是圓弧形的圓柱體。

所述模具杯體的底面的外形與所生產(chǎn)制品相適配。例如，制備LEC坩堝的空心石墨模具底面為圓弧形面，而制備VGF氮化硼坩堝的空心石墨模具則在所述圓弧底面中心有垂直的柱形尾部。

本發(fā)明的空心石墨模具的應(yīng)用，作為生產(chǎn)氮化硼坩堝的模具：將該空心石墨模具安裝在氣相沉積爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)盤上，利用化學(xué)氣相沉積法制備氮化硼坩堝。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.本發(fā)明所述的石墨模具采用了中空杯體狀設(shè)計，使大尺寸石墨模具的重量大大降低，有效避免了因石墨螺絲斷裂而造成的生產(chǎn)事故，提高了產(chǎn)品的合格率，節(jié)約了能源，操作簡單且實用性強(qiáng)。

2.本發(fā)明通過螺紋結(jié)構(gòu)逐級將石墨模具固定在石墨螺絲上，大大降低了所述石墨模具與石墨螺絲的扭矩，有效降低了石墨模具和石墨螺絲的損耗，延長各個生產(chǎn)器件的使用壽命。

3.本發(fā)明嘗試將石墨模具分成了兩部分，從而降低了生產(chǎn)加工空心石墨模具的難度，減少模具生產(chǎn)次品的生成，大大節(jié)省了石墨模具生產(chǎn)材料及成本。

4.本發(fā)明的空心石墨模具體積大但質(zhì)量輕，在氣相沉積爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)時，不再會因為石墨模具自身過重的因素而使石墨螺絲斷裂，造成不必要的生產(chǎn)事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述空心石墨模具的結(jié)構(gòu)示意圖，為制備LEC坩堝的空心石墨模具；

圖2為本發(fā)明所述空心石墨模具的結(jié)構(gòu)示意圖，為制備VGF氮化硼坩堝的空心石墨模具；

其中1、模具盤蓋；2、模具杯體；3、杯體腔；4、模具杯體的杯口內(nèi)壁；5、模具蓋盤的外壁；6、通孔；7、模具杯體的圓弧形底面邊緣；8、模具杯體的尾部。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和說明書附圖對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。

術(shù)語解釋：

LEC坩堝：液封直拉法使用的坩堝；

VGF坩堝：垂直梯度凝固法使用的坩堝。

實施例1、

如圖1，利用本發(fā)明生產(chǎn)8英寸LEC坩堝：