[實(shí)用新型]一種用于藍(lán)寶石晶體動(dòng)態(tài)溫度法生長(zhǎng)的獨(dú)立加熱雙坩堝連續(xù)供料裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320251148.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN203295664U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬尤寶;張建新;沈慧娟;熊小青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號(hào): C30B29/20
• 分類號(hào): C30B29/20;C30B15/02;C30B15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種用于藍(lán)寶石晶體動(dòng)態(tài)溫度法生長(zhǎng)的獨(dú)立加熱雙坩堝連續(xù)供料裝置。?

背景技術(shù)

大尺寸藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的光學(xué)和機(jī)械性能，物化穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，硬度大，可在1800℃高溫下工作，是LED、大規(guī)模集成電路SOI和SOS及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等的襯底材料，并且可用于紅外軍事裝置、空間衛(wèi)星和高強(qiáng)度激光的窗口材料。隨著應(yīng)用需求的發(fā)展，對(duì)晶體尺寸和質(zhì)量不斷提出高要求。但生長(zhǎng)更大大尺寸藍(lán)寶石晶體時(shí)出現(xiàn)新的困難，主要表現(xiàn)在晶體放肩過程變得難以控制，導(dǎo)致晶體上部分質(zhì)量差，有時(shí)甚至出現(xiàn)多晶，使晶體生長(zhǎng)失敗。其原因是由于晶體生長(zhǎng)中尺寸加大，晶體散熱效應(yīng)突出，晶體放肩和等徑生長(zhǎng)對(duì)徑向溫度梯度不同。在晶體放肩時(shí)，晶體只有籽晶散熱，散熱效果差，對(duì)徑向溫度梯度的貢獻(xiàn)很小，徑向溫度梯度只能靠系統(tǒng)設(shè)置的發(fā)熱和散熱體系產(chǎn)生。晶體等徑生長(zhǎng)階段要求生長(zhǎng)界面接近水平，而且還要考慮生產(chǎn)出的晶體散熱，因此發(fā)熱和散熱體系產(chǎn)生徑向溫度梯度不能大。在生長(zhǎng)小尺寸晶體時(shí)，晶體尺寸小，生長(zhǎng)過程中散熱不十分突出，可以通過調(diào)節(jié)發(fā)熱和散熱結(jié)構(gòu)來兼顧晶體放肩和等徑生長(zhǎng)的需要。在生長(zhǎng)大尺寸特別是6英寸以上尺寸的晶體時(shí)，晶體尺寸大，在生長(zhǎng)過程中散熱相應(yīng)增大，對(duì)徑向溫度梯度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，為保證等徑生長(zhǎng)的順利進(jìn)行，要求發(fā)熱和散熱體系產(chǎn)生的徑向溫度梯度更小。因此，在生長(zhǎng)大尺寸藍(lán)寶石晶體時(shí)，放肩和等徑生長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)徑向溫度梯度要求不同的矛盾突出，同時(shí)，由于晶體尺寸加大，坩堝中原料增多，熔體中氣泡驅(qū)除顯得十分重要，否則會(huì)在生長(zhǎng)獲得的晶體中有微小氣泡等宏觀缺陷產(chǎn)生，嚴(yán)重降低晶體生長(zhǎng)質(zhì)量，需要解決。為此提出了一種在晶體化料、放肩和等徑生長(zhǎng)分別采用與其相應(yīng)的溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)溫度法來生長(zhǎng)藍(lán)寶石晶體，這種晶體生長(zhǎng)方法利用動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)來滿足晶體化料、放肩和等徑生長(zhǎng)過程各自對(duì)溫度場(chǎng)的特需需要，適合于大尺寸藍(lán)寶石的晶體生長(zhǎng)。但是隨著晶體生長(zhǎng)原料的增加，當(dāng)坩堝供料時(shí)生長(zhǎng)坩堝在高溫時(shí)由于熔體過重容易發(fā)生變形，導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)失敗。?

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供了一種用于藍(lán)寶石晶體動(dòng)態(tài)溫度法生長(zhǎng)的獨(dú)立加熱雙坩堝連續(xù)供料裝置，其特征是所涉及的裝置所涉及的裝置包括位于生長(zhǎng)坩堝(3)中熔體(4)上方的固定生長(zhǎng)籽晶(2)的籽晶桿(1)，籽晶桿(1)由晶體生長(zhǎng)設(shè)備的提拉頭控制，生長(zhǎng)坩堝(3)位于晶體生長(zhǎng)加熱爐中，加熱爐發(fā)熱體(5)的溫控設(shè)備獨(dú)立控制，生長(zhǎng)坩堝(3)通過連通器(6)與化料坩堝(11)中下面的熔體(10)相連，連通器中有一個(gè)耐高溫的閥門(8)，可以控制連通器(6)中的熔體(10)的流動(dòng)情況，通過控制連通器(6)外的發(fā)熱體(7)的加熱功率可以調(diào)節(jié)連通器(6)熔體的溫度，化料坩堝(11)中的溫度由位于其外壁的發(fā)熱體(9)的加熱功率控制，位于化料坩堝(11)中熔體(10)上?方的固態(tài)料(12)能夠在晶體生長(zhǎng)過程中補(bǔ)充熔體(10)的消耗。其特征是所述的加熱爐發(fā)熱體(5)、連通器發(fā)熱體(7)和化料發(fā)熱體(9)的溫度能夠獨(dú)立控制，這樣做的有益效果是可以在關(guān)閉閥門(8)時(shí)可以根據(jù)需求分別調(diào)節(jié)生長(zhǎng)坩堝(3)和化料坩堝(11)中的熔體高度。所述的生長(zhǎng)坩堝(3)、化料坩堝(11)和連通器(6)以及閥門(8)由耐高溫的鎢金制作。所述的發(fā)熱體(5)、(7)和發(fā)熱體(9)由相同材質(zhì)制鎢條。所述的裝置整體處于氮?dú)獗Ｗo(hù)中。?

本實(shí)用新型的好處是使用雙坩堝連續(xù)供料，可以減少生長(zhǎng)坩堝的負(fù)擔(dān)，保證晶體生長(zhǎng)的成功率，同時(shí)可以減少生長(zhǎng)坩堝的高度，較小晶體生長(zhǎng)爐尺寸的同時(shí)，使晶體生長(zhǎng)爐更容易控制。?

附圖說明

附圖是一種用于藍(lán)寶石晶體動(dòng)態(tài)溫度法生長(zhǎng)的獨(dú)立加熱雙坩堝連續(xù)供料裝置。?

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式可以通過下述實(shí)施例來說明。?

實(shí)施例：Φ262mm藍(lán)寶石晶體的動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)法生長(zhǎng)的獨(dú)立加熱雙坩堝連續(xù)供料裝置?

本實(shí)施例所用到的鎢生長(zhǎng)坩堝尺寸為Φ280mm，生長(zhǎng)坩堝壁下部厚度為10mm，上部厚度為8mm，生長(zhǎng)坩堝高度為200mm。化料坩堝上部尺寸為Φ500mm，下部尺寸為Φ280mm，厚度為8mm，高度為400mm。發(fā)熱體為Φ5mm的鎢條。坩堝外使用的保溫層為金屬鉬。?