[發明專利]一種高壓單晶爐內防止熱電偶被腐蝕或熔斷的結構

有效

• 申請號: 201610247559.3
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105696086B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 姜劍;孫聶楓;孫同年;王書杰;史艷磊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所13120
• 代理人: 郝偉

技術領域

本發明涉及半導體材料制備技術領域，尤其是一種高壓單晶爐內防止熱電偶被腐蝕或熔斷的結構。

背景技術

晶體材料在現代工業應用中占有越來越高的份量，熱場控制對晶體合成及生長過程中的質量及成品率有著重要影響。而通過熱偶的精準反饋，及時調控加熱功率，形成良好的熱場，產生合理的溫度梯度，可以生長出殘余應力小，位錯密度低，電學參數優良的晶體材料。因此，配置最佳熱場，對熱場的實時監測非常重要。

探測熱電偶從中空的下坩堝桿內穿入至中空的上坩堝桿頂端。上坩堝桿頂部連接著已套入坩堝的坩堝托底部。由于下坩堝桿和上坩堝桿靠擰螺紋鎖緊(或法蘭壓緊、或卡接等其它機械式緊固連接結構)，機械式的緊固難免會存在間隙，而且晶體生長的條件是在高溫高壓環境中。上坩堝桿腔內和腔外，會存在一定的溫度差及氣氛濃度差，從而會使微量的腐蝕性或揮發性氣體從鎖扣間隙(或其它機械式緊固間隙)處滲入，如與鉑銠熱電偶測量端的合金探頭反應，經常在幾百攝氏度時即被熔斷。(鉑銠熱偶正常測量溫度可達一千七百攝氏度)。與鎳鉻鎳鋁熱電偶測量端的合金探頭反應，經常在幾百攝氏度時即被熔斷。(鎳鉻鎳鋁熱偶正常測量溫度可達一千三百攝氏度)。大大降低了其測量性能，無法完成后續晶體生長過程中的溫度反饋，使操作人員無從對高壓單晶爐內的熱場進行調控及操作，嚴重影響晶體生長的成品率。甚至造成溫度失控，可能產生嚴重的安全隱患。曾經試過鎧裝式熱偶保護，即熱電偶測量端探頭處套封保護帽，但保護帽具有一定的絕熱性，大大降低熱電偶測量端的溫度反饋精準度，使合成及晶體生長時的溫度調控更加復雜，同樣影響工藝操作和晶體材料的成品率。并且由于鎧裝式熱偶為整體套封保護，當熱偶損壞時，無法更換保護套內的熱偶絲，只能整套更新，操作繁瑣，大大增加成本。所以此方法也不適合要求精準溫度測量的合成及晶體生長工藝。而且目前尚無發現其它鎧裝方式適合此工藝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高壓單晶爐內防止熱電偶被腐蝕或熔斷的結構，能有效阻隔在高溫高壓情況下腐蝕性或揮發性氣體滲入上坩堝桿腔內，防止熱電偶測量端合金探頭被腐蝕斷或由于與滲入氣體反應降低熔點導致其熔斷，保證整個合成及晶體生長過程中溫度精準的反饋和顯示，提高晶體材料成品率和生產率。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種高壓單晶爐內防止熱電偶被腐蝕或熔斷的結構，包括加熱器、坩堝、坩堝托、上坩堝桿,嵌套坩堝的坩堝托置于加熱器熱場中，上坩堝桿設于坩堝托的底部，上坩堝桿為中空結構，上坩堝桿的下端設有密封結構，上坩堝桿的中空腔形成密封腔，熱電偶穿過密封結構使熱電偶測量端位于上坩堝桿的密封腔內的頂部；還設有中空的下坩堝桿，下坩堝桿的上端口與上坩堝桿的下端口為可拆卸式緊固連接結構。

進一步優選的技術方案，還設有中空的下坩堝桿，下坩堝桿的上端口與上坩堝桿的下端口為可拆卸式緊固連接結構。

進一步優選的技術方案，所述的可拆卸式緊固連接結構為，上坩堝桿的下端部設有內螺紋，下坩堝桿的上端設有外螺紋，上坩堝桿與下坩堝桿螺紋連接。

進一步優選的技術方案，所述的密封結構為：上坩堝桿下端部設有內螺紋段的孔徑大于上坩堝桿上部穿有熱電偶的中空腔的內徑，使該內螺紋段的頂部形成上限位臺肩，該上限位臺肩的下面設有碳纖維氈墊圈，熱電偶從所述碳纖維氈墊圈中穿過，下坩堝桿與上坩堝桿螺紋旋緊時，碳纖維氈墊圈被壓緊在上坩堝桿與下坩堝桿之間。

進一步優選的技術方案，可拆卸式緊固連接結構還可為法蘭壓緊或卡接，密封結構為：在下坩堝桿的上端面與上坩堝桿的下端面之間設有碳纖維氈墊圈，熱電偶從碳纖維氈墊圈中穿過，下坩堝桿與上坩堝桿法蘭壓緊或卡接時，碳纖維氈墊圈被壓緊在上坩堝桿與下坩堝桿之間。

進一步優選的技術方案，所述熱電偶為帶有熱電偶保護管的熱電偶，熱電偶測量端位于熱電偶保護管的外面。

進一步優選的技術方案，熱電偶保護管為兩路空腔陶瓷管。

進一步優選的技術方案，熱電偶測量端為熱電偶絲焊接后的合金觸點。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本發明熱電偶在密封的上坩堝桿內，能阻隔在高溫高壓情況下腐蝕性或揮發性氣體滲入上坩堝桿腔內，避免上坩堝桿腔內的熱電偶測量端被腐蝕、反應、熔斷，從而得到精準的溫度反饋，使操作人員及時調控熱場，穩定工藝，保證了合成及晶體生長的成品率。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的結構示意圖；

圖2是圖1中A處的局部放大圖；