[發明專利]一種用于晶體生長的垂直管式爐設備及其使用方法

無效

• 申請號: 201410510474.0
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104313680A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 袁澤銳;康彬;鄧建國;唐明靜;張羽;竇云巍;方攀
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所;四川省新材料研究中心
• 主分類號: C30B11/00
• 分類號: C30B11/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 伍孝慈

1.一種用于晶體生長的垂直管式爐設備，它包括套管(10)、提拉裝置(8)和生長安瓿(12)，所述套管(10)內壁覆蓋一層爐內保溫層(17)，所述爐內保溫層(17)內嵌入加熱元(11)，并且加熱元(11)靠近爐內保溫層(17)內壁，所述加熱元(11)形成一層加熱元件；所述生長安瓿(12)與提拉裝置(8)通過牽引線(9)連接，生長安瓿(12)在提拉裝置(8)的牽引下在套管(10)內上下運動，其特征在于所述生長安瓿(12)由掛鉤(1)、上放肩區(3)、下放肩區(5)、安瓿的上半區(2)、安瓿的下半區(6)和籽晶袋(4)組成，所述的掛鉤(1)置于安瓿的上半區(2)頂部并連接牽引線(9)使生長安瓿(12)與提拉裝置(8)連接；所述的籽晶袋(4)在安瓿的上半區(2)和安瓿的下半區(6)之間，并通過上放肩區(3)與安瓿的上半區(2)連接，通過下放肩區(5)與安瓿的下半區(6)連接；所述安瓿的上半區(2)柱內徑和安瓿的下半區(6)柱內徑相同，且大于籽晶袋(4)的柱內徑；整個生長安瓿(12)形似啞鈴；所述加熱元件使生長爐內從上至下分為低溫區(14)，梯度區(15)和高溫區三個溫(16)。

2.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的加熱元(11)為靜止的加熱元。

3.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的安瓿的上半區(2)柱內徑和安瓿的下半區(6)柱內徑，與生長晶體的預期直徑相當。

4.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的上放肩區(3)的柱內徑從與安瓿的上半區(2)的柱內徑一樣大小逐漸減小到與籽晶袋(4)的柱內徑一樣大小；所述的下放肩區(3)的柱內徑從與籽晶袋(4)的柱內徑一樣大小逐漸擴大到與安瓿的下半區(6)的柱內徑一樣大小。

5.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的低溫區(14)位于生長爐上半部分，其溫度軸向分布為平坦的等溫區域，該區域的溫度低于生長晶體的熔點。

6.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的梯度區(15)位于生長爐中部，連接低溫區(14)和高溫區(16)之間的區域，該區域內的溫度從上到下呈逐漸升高的趨勢。

7.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的高溫區(16)位于生長爐下半部分，其溫度軸向分布為平坦的等溫區域，該區域高溫區的溫度高于生長晶體的熔點。

8.根據權利要求1所述的垂直管式爐設備，其特征在于所述的生長安瓿(12)由高純石英或熱解氮化硼制備而成。

9.一種用于晶體生長的垂直管式爐設備的使用方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

首先，將多晶料(7)裝于生長安瓿(12)中并抽真空封結；

然后，將裝有多晶料(7)的生長安瓿通過牽引線(9)和提拉裝置(8)放入套管(10)內，使安瓿的下半區(6)、下放肩區(5)和籽晶袋(4)位于高溫區(16)，安瓿的上半區(2)的下端置于梯度區高于生長晶體的熔點的位置，安瓿的上半區(2)的上端處于低溫區；

其次，設定溫場曲線(13)，對晶體生長爐進行升溫，使多晶料熔化；

接著，待多晶料完全熔化后，保溫一段時間，然后開啟提拉裝置(8)，將生長安瓿(12)緩慢向上提升，晶體開始生長，待安瓿的下半區(6)、下放肩區(5)和籽晶袋(4)都通過梯度區(15)并進入低溫區(14)后，停止提拉，晶體生長結束；

最后，對晶體生長爐爐體進行降溫，取出晶體。