[實用新型]超高純鍺單晶爐坩堝桿

有效

• 申請號: 201120366140.2
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN202297857U
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 白爾雋;孫慧斌;趙海歌
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及探測器級的超高純鍺單晶拉制設備，具體是指一種超高純鍺單晶爐坩堝桿。

背景技術

現有軍事國防，科學研究，國民經濟各個領域均需要使用高純鍺γ射線、x射線的輻射探測器及其能譜儀進行核輻射的探測，而用高純鍺單晶做的γ射線探測器是所有能量分辨率＜0.2％的γ射線探測器中分辨率最好的一種。這種探測器級的鍺單晶材料，其凈雜質濃度必須小于2×10¹⁰cm^-3。要想獲得如此高純度的鍺單晶，在用通常化學方法提純到5～6個9的純度之后還須分兩步進行，第一步是采用特殊的區熔提純方法得到探測器級鍺多晶材料，第二步是采用特殊的拉制單晶方法，得到大體積的高純鍺單晶材料。

迄今半導體鍺工業生產的鍺單晶錠，它一直沿用的直拉法，在太陽能鍺鍺單晶制備中也有用VGF法的技術和工藝，而且都需要進行摻雜而不追求鍺本身的進一步提純，導致生產出的半導體鍺單晶純度，一般在5-6N，最高也可能達到8-9N，在半導體鍺材料領域里的技術和工藝還達不到12～13N的純度要求，目前國內全部靠進口。

申請號為：201120226614.3，名稱為《超高純鍺單晶爐》，以及申請號為：201110180524.X，名稱為《超高純鍺單晶制備工藝及專用設備》公布出了一種用于拉制純度達12～13N超高純鍺單晶的單晶爐。該單晶爐爐膛采用密封的高純石英件，爐膛頂部固定拉制裝置，爐膛內利用石英坩堝托固定盛裝有鍺多晶錠的石英坩堝，石英坩堝外圍環繞高頻感應線圈對多晶錠加熱使其熱熔，將拉制裝置伸入熱熔的鍺多晶錠內拉制出純度達12～13N的超高純鍺單晶。該種結構的單晶爐使拉制出的單晶成品較之常規的單晶純度有了大幅度提高，但是坩堝托底部的坩堝桿全部為金屬件，并且坩堝托與坩堝桿之間固定連接也是采用金屬銷或金屬連接件，熱熔加熱時該金屬件位于單晶爐膛區內，甚至在高溫區，并且由于高純鍺單晶爐的熱源是通過中高頻加熱線圈來加熱，這種高頻對金屬的坩堝桿會產生影響，使其散發出雜質以致影響爐體的潔凈度，降低拉制出的單晶成品的純度。

實用新型內容

本實用新型目的在于克服上述超高純鍺單晶爐金屬坩堝桿及金屬連接件受高頻加熱影響散發雜質的不足，提供一種潔凈度更高可避免雜質散發的超高純鍺單晶爐坩堝桿。

為實現上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：超高純鍺單晶爐坩堝桿，包括石英坩堝、石英坩堝托以及底部的坩堝桿，所述坩堝桿為高純石英件，其頂部設坩堝桿頂螺紋，石英坩堝托底部對應設有坩堝托螺紋將石英坩堝托與坩堝桿連接，所述坩堝桿底部連接至爐膛底座。

實現本實用新型目的的技術方案還進一步包括，所述坩堝桿底部連接有頂桿，頂桿下部穿過爐膛底座中心連接至升降和轉動裝置。

進一步的，所述坩堝桿底部設坩堝桿底螺紋，頂桿頂部對應設有頂桿螺紋將坩堝桿與頂桿連接，且所述頂桿中心通有冷卻水。

本實用新型可直接應用于高純鍺單晶爐內，用石英坩堝桿來替代部分金屬鉬桿，并采用螺紋擰結的方式連接各部件，避免采用金屬連接件，盡可能減少或杜絕金屬件進入單晶爐膛內，防止金屬件受爐膛內高溫區及電源的中高頻的影響而散發雜質影響單晶純度。

附圖說明

圖1為本實用新型結構分解圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型結構進行詳細說明。

如圖1所示，本實用新型從上至下依次包括石英坩堝1、石英坩堝托2以及坩堝桿3。所述石英坩堝1內盛裝有高純鍺多晶錠，其固定于石英坩堝托2上。石英坩堝托2底部設有坩堝托螺紋4，所述坩堝桿3為高純石英件，其頂部對應設坩堝桿頂螺紋5，將石英坩堝托2與坩堝桿3固定連接。

坩堝桿3底部設坩堝桿底螺紋6，頂桿7頂部對應設有頂桿螺紋8將坩堝桿3與頂桿7連接，頂桿7下部穿過密封的爐膛底座中心，并連接有升降和轉動裝置以調整石英坩堝1在爐膛內的高度和旋轉速度，使高純鍺多晶錠位于高頻加熱線圈環繞之內，利用高頻加熱線圈對其進行加熱后利用拉制單晶裝置將其拉制成高純的鍺單晶。為防止金屬頂桿在爐膛內受高溫及高頻電源影響而散發雜質，本實用新型頂桿7采用耐高溫的金屬鉬桿，并在其內通有冷卻水。

本實用新型采用石英坩堝桿來替代部分金屬鉬桿，并采用螺紋擰結的方式連接石英坩堝托與坩堝桿，以及坩堝桿與頂桿，避免了現有技術中的用金屬鉬銷、鉬絲連接的結構，這樣爐膛內可以盡量少用或不用金屬件，防止金屬件在爐膛內受高溫和電源中高頻影響而散發雜質，保證了拉制的鍺單晶的純度。