[發(fā)明專利]一種晶體生長(zhǎng)爐用保溫裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711386301.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108130593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高攀;孔海寬;忻雋;施爾畏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): C30B29/36
• 分類號(hào): C30B29/36;C30B23/02
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

本發(fā)明涉及一種晶體生長(zhǎng)爐用保溫裝置，所述保溫裝置包括卷繞包覆在晶體生長(zhǎng)爐外的位于內(nèi)側(cè)的至少一層第一石墨碳?xì)趾臀挥谕鈧?cè)的至少一層第二墨碳?xì)郑约皧A所述第一石墨氈和第二石墨氈之間的至少一層石墨紙，沿所述晶體生長(zhǎng)爐的縱軸方向，所述第二石墨氈的高度覆蓋整個(gè)晶體的高度，所述至少一層石墨紙的高度從所述第二石墨碳?xì)值捻敳垦由熘辆w生長(zhǎng)爐的頂蓋下方10～20 mm處，所述第一石墨碳?xì)值母叨却笥诘扔谒鲋辽僖粚邮埖母叨?，且小于等于所述第二石墨氈的高度?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種晶體生長(zhǎng)爐用保溫裝置，具體涉及一種基于物理氣相傳輸法生長(zhǎng)碳化硅晶體的可循環(huán)利用的保溫碳?xì)郑瑢儆诒靥細(xì)植牧项I(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)單晶具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、電子飽和漂移速率大、臨界擊穿電場(chǎng)高、介電常數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在高頻、大功率、耐高溫、抗輻照半導(dǎo)體器件及紫外探測(cè)器和短波發(fā)光二極管等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，高質(zhì)量SiC單晶的制備技術(shù)日趨成熟，但其成本過(guò)高仍制約著SiC晶體的廣泛應(yīng)用，因此，各國(guó)科研人員都通過(guò)制備更大尺寸的SiC晶體和節(jié)約其制備部件如石墨坩堝鍍保護(hù)膜這兩方面來(lái)努力實(shí)現(xiàn)SiC晶體成本的降低。行業(yè)內(nèi)研究人員都知道，在碳化硅晶體生長(zhǎng)中高純保溫材料也是非常昂貴的，比如西格里公司的石墨軟碳?xì)?，但其作為石墨材料，在超過(guò)2000攝氏度高溫時(shí)容易與從籽晶蓋四周溢出石墨坩堝的生長(zhǎng)組分發(fā)生反應(yīng)而被破壞。這不僅影響晶體生長(zhǎng)時(shí)的保溫效果，而且影響生長(zhǎng)界面溫度場(chǎng)的均勻性導(dǎo)致生長(zhǎng)的晶體應(yīng)力不均勻而使晶體開(kāi)裂。且碳化硅(SiC)單晶體性能優(yōu)異可廣泛應(yīng)用于制備高溫、高頻及大功率電子器件，然而目前物理氣相傳輸(PVT)法制備低缺陷SiC單晶體成本仍然很高，這嚴(yán)重制約了該材料的普及應(yīng)用，各國(guó)科研人員都持續(xù)努力降低SiC單晶體的制備成本，比如制備更大尺寸晶體、采用石墨保溫硬氈從而實(shí)現(xiàn)多次使用以及石墨坩堝鍍碳化鉭(TaC)層實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用等等技術(shù)。總的來(lái)說(shuō)，目前碳化硅單晶體的應(yīng)用成本過(guò)高，而碳化硅單晶盡管性能優(yōu)異且制備比較成熟，但其價(jià)格昂貴，目前還很難廣泛應(yīng)用于一般領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)專利(CN204849112U和CN204210104U)盡管都公開(kāi)了一種高溫真空爐用石墨氈，其關(guān)鍵是通過(guò)粘結(jié)劑在碳?xì)种屑尤胧垼辰Y(jié)劑的加入將直接影響保溫石墨氈的純度，無(wú)法滿足SiC單晶生長(zhǎng)的高純度要求，目前SiC單晶生長(zhǎng)尤其高純SiC晶體生長(zhǎng)必須采用進(jìn)口的高純保溫軟碳?xì)植拍芊蠠o(wú)雜質(zhì)污染要求。另外，專利(CN204849112U和CN204210104U)中都將石墨紙加入整個(gè)碳?xì)种?，?shí)現(xiàn)了徑向和軸向溫度梯度的同步減小，但在SiC單晶生長(zhǎng)中軸向溫梯和徑向溫梯隨晶體生長(zhǎng)厚度增加變化是不一樣的，尤其軸向溫度梯度隨生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)需要逐漸升高，因此，在整個(gè)石墨氈中加入石墨紙無(wú)法調(diào)控晶體生長(zhǎng)的溫度場(chǎng)，并不利于碳化硅晶體生長(zhǎng)。SiC單晶生長(zhǎng)在超過(guò)2000攝氏度高溫條件下進(jìn)行，即使采用上述兩個(gè)專利所述的石墨氈，只能延緩但并不能阻止生長(zhǎng)組分與石墨氈發(fā)生反應(yīng)而出現(xiàn)邊界被破壞的現(xiàn)象，而這將極大影響下一爐次SiC晶體生長(zhǎng)的溫度場(chǎng)，也將無(wú)法節(jié)約SiC晶體的制備成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種晶體生長(zhǎng)爐用可替換式的保溫裝置，所述保溫裝置包括卷繞包覆在晶體生長(zhǎng)保溫筒外的位于內(nèi)側(cè)的至少一層第一石墨碳?xì)趾臀挥谕鈧?cè)的至少一層第二石墨碳?xì)?，以及夾所述第一石墨氈和第二石墨氈之間的至少一層石墨紙，沿所述晶體生長(zhǎng)爐的縱軸方向，所述第二石墨氈的高度覆蓋整個(gè)晶體的高度，所述至少一層石墨紙的高度從所述第二石墨碳?xì)值捻敳垦由熘辆w生長(zhǎng)爐的頂蓋下方10～20mm處，所述第一石墨碳?xì)值母叨却笥诘扔谒鲋辽僖粚邮埖母叨?，且小于等于所述第二石墨氈的高度?/p>