[發明專利]一種提拉法生長人工晶體的裝置

有效

• 申請號: 201410117266.4
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103911653A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 劉洋;王彪;馬德才
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B15/28
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明涉及人工生長晶體裝置，更具體地，涉及一種提拉法生長人工晶體的裝置。

背景技術

由于國內外對晶體材料尤其是激光晶體材料的大量應用，國內晶體生長設備的市場，尤其是提拉法生長晶體設備的需求日益提高。目前，國外生長設備制造水準很高，但價格昂貴。國內一些院校、企業、科研機構不斷推出晶體生長設備，以滿足市場需要。現有提拉法生長晶體的設備大多采用下稱重方法對晶體生長進行控制。這種稱重方法由于稱重初期需要將熔融態晶體原料（質量一般為晶體產品的3-5倍）、坩堝、下稱重機構的總質量全部施加在稱重傳感器上，使得作用于稱重傳感器有效載荷非常小，進而限制了該方法在大直徑、大尺寸晶體生長中的應用。為解決這一問題，常采用下浮秤方法以避免無效載荷，然而下浮秤方法受其原理限制，往往稱重系統繁雜，體積龐大，且精度不高。近年來，將稱重傳感器置于提拉系統中從而實現上稱重的上秤法以其體積小、有效載荷相對比例高等優點逐漸被國內外晶體生長設備所采用。在應用上稱重系統的晶體生長設備中，晶轉裝置的自身重量作為稱重傳感器的預加載荷，占用了一部分稱重傳感器的量程，從而增大了對傳感器量程的要求。另一方面，晶體生長過程的緩慢特性往往使得提拉法中晶體生長速率在幾克每小時，這就對稱重傳感器提出了高精度、高分辨率的要求。上述對于稱重傳感器的要求——大量程、高分辨率作為傳感器的兩個方面，相互矛盾，這就使得在設計上稱重系統中，如何平衡晶轉裝置質量與稱重傳感器精度，從而實現大量程下高精度稱重測量，有效避免無效載荷占用傳感器量程成為設計的重點。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷（不足），提供一種能夠平衡稱重分辨率與晶升-晶轉裝置自身重量間的矛盾關系，在實現高精度稱重的同時，實現提拉系統的晶轉-晶升運動的提拉法生長人工晶體的裝置。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種提拉法生長人工晶體的裝置，包括爐體、晶體提升機構、晶轉裝置和與晶體提升機構連接的提升平臺，還包括雙支撐結構，所述雙支撐結構包括稱重翻板和等高安裝在提升平臺上的稱重支座、稱重傳感器，稱重支座和稱重傳感器位于稱重翻板的下方并對稱地與稱重翻板兩端連接形成稱重翻板的兩個支撐點，晶轉裝置安裝在稱重翻板上方且其重心落于稱重翻板的中心。在本發明中，稱重傳感器和稱重支座位于稱重翻板的下方并成為稱重翻板兩端的支撐點，使得稱重翻板與稱重傳感器、稱重支座構成類杠桿機構，稱重支座和稱重傳感器與稱重翻板之間的連接點形成杠桿的兩個支點，晶轉裝置和稱重翻板連接成一體，重心向下經過杠桿的中心，使得晶轉裝置和稱重翻板的總質量均勻分布在兩個支撐點之上。

作為一種優選方案，所述稱重翻板一端通過鉸鏈機構與稱重支座鉸接，其另一端通過接觸桿與稱重傳感器連接。

作為進一步的優選方案，所述接觸桿為球形接觸桿，其一端為半球形結構，該半球形結構與稱重傳感器連接形成點面接觸。

作為一種優選方案，所述晶轉裝置包括晶體提拉桿、晶體旋轉機構和與晶體旋轉機構連接的晶轉傳動支撐裝置，晶轉傳動支撐裝置安裝在稱重翻板上，晶體旋轉機構和晶轉傳動支撐裝置均位于稱重翻板上方且重心落在稱重翻板的中心，晶體提拉桿一端與晶轉傳動支撐裝置連接，其另一端向下穿過稱重翻板上的中心孔和提升平臺上的中心孔進入爐體內部。?

作為進一步的優選方案，所述晶體旋轉機構通過法蘭連接于晶轉傳動支撐裝置上。

作為進一步的優選方案，還包括相互扣合的上蓋板和下蓋板，晶轉裝置、雙支撐機構和提升平臺位于上蓋板和下蓋板扣合后的空間內，晶體提拉桿一端穿過提升平臺上的中心孔后還穿過下蓋板進入爐體內部。

作為更進一步的優選方案，所述下蓋板下方通過波紋管與爐體連通，晶體提拉桿一端穿過下蓋板后還穿過波紋管進入爐體內部。

作為一種優選方案，所述稱重傳感器為電磁力傳感器。

作為一種優選方案，所述晶體提升機構包括晶升電機、晶升絲桿和滑臺，晶升電機與晶升絲桿連接，滑臺可滑動安裝在晶升絲桿上且滑臺與提升平臺連接。

與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果是：