[發明專利]晶體生長裝置及生長方法

在審

• 申請號: 201810900366.2
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN110820043A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 狄聚青;朱劉;劉運連;趙頌;袁靜
• 申請（專利權）人: 廣東先導稀材股份有限公司
• 主分類號: C30B27/02
• 分類號: C30B27/02;C30B29/06;C30B29/28;C30B29/30;C30B29/46;C30B29/32
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本發明涉及一種晶體生長裝置，其包括一石英爐、一底座、一頂蓋、一提拉機構以及一籽晶；底座和頂蓋分別固定于石英爐的下表面和上表面；石英爐包括一坩堝、包覆坩堝的保溫材料、圍繞坩堝的一加熱器、一進氣管、一波紋管、一籽晶桿、一出氣管；坩堝內置有熔體，籽晶與熔體的液面相接；保溫材料上部開設有上下貫穿的第一通孔，頂蓋開設有上下貫穿的第二通孔，波紋管連接于頂蓋和提拉機構之間，石英爐、頂蓋、波紋管、提拉機構共同形成一爐腔，籽晶桿上下貫穿第一通孔、第二通孔，且籽晶桿兩端分別連接籽晶和提拉機構；進氣管貫穿底座而與爐腔連通；出氣管貫穿頂蓋，出氣管的一端與爐腔連通。本發明同時涉及一種晶體生長方法。

技術領域

本發明涉及晶體的制備領域，尤其涉及一種晶體生長裝置及生長方法。

背景技術

提拉法又稱丘克拉斯基法，是一種從熔體中提拉生長高質量單晶的方法。提拉法的過程是將構成晶體的原料放在坩堝中加熱熔化，在熔體表面熔接籽晶并開始提拉，在一定條件下，熔體在固液界面上逐漸凝固而生長出單晶體。提拉法已經成為應用范圍最廣的一種晶體生長方法。

單晶提拉爐是提拉法生長晶體的裝置，一般由爐腔、加熱系統、提拉系統、氣氛控制系統等部分組成。其中，爐腔是晶體生長的容器，是單晶提拉爐重要的組成部分。爐腔起到隔絕空氣，隔絕熱輻射等作用。一般情況下，爐腔由雙層不銹鋼制作，中間通冷卻水保護。多數單晶提拉爐需要在爐腔上開孔，用于觀察晶體生長情況。由于爐腔復雜的結構，使得單晶提拉爐成本較高，不利于規?；a；冷卻循環水帶走大量熱量，不利于節能；由于爐腔為尺寸固定的不銹鋼焊接而成，生長不同尺寸的晶體需要定制不同尺寸的爐腔，造成額外成本較高。

因此，有必要設計一種既能簡化爐腔，又能夠降低成本的一種晶體生長裝置及生長方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種簡化爐腔、降低成本的晶體生長裝置及生長方法。

為實現前述目的，本發明采用如下技術方案：一種晶體生長裝置，晶體生長裝置包括一石英爐、一底座、一頂蓋、一提拉機構以及一籽晶；所述底座和頂蓋分別固定于石英爐的下表面和上表面；石英爐包括一坩堝、包覆坩堝的保溫材料、圍繞坩堝的一加熱器、一進氣管、一波紋管、一籽晶桿、一出氣管；所述坩堝內置有熔體，籽晶與熔體的液面相接；保溫材料上部開設有上下貫穿的第一通孔，頂蓋開設有上下貫穿的第二通孔，波紋管連接于頂蓋和提拉機構之間，所述石英爐、頂蓋、波紋管、提拉機構共同形成一爐腔，籽晶桿上下貫穿第一通孔、第二通孔，且籽晶桿兩端分別連接籽晶和提拉機構；進氣管貫穿底座而與爐腔連通；出氣管貫穿頂蓋，出氣管的一端與爐腔連通。

作為本發明的進一步改進，所述底座的上表面凸設有若干卡塊；石英爐與底座通過卡塊固定連接。

作為本發明的進一步改進，所述底座上連接一第一進水管、一第一出水管。

作為本發明的進一步改進，所述頂蓋上連接一第二進水管和一第二出水管。

作為本發明的進一步改進，所述晶體生長裝置還包括用于支撐提拉機構的一支架。

作為本發明的進一步改進，所述晶體生長裝置還包括一液槽，所述液槽盛裝有吸收液，出氣管的另一端位于吸收液內。

作為本發明的進一步改進，所述吸收液為水。

本發明還提出一種晶體生長方法，采用上述晶體生長裝置，晶體生長方法包括如下步驟：

S1：裝爐階段：將石英爐固定在底座中；將原料裝入坩堝內，并安裝好加熱器；將頂蓋安裝在石英爐上，并將出氣管插入盛有吸收液的液槽中；由第一進水管向底座通入冷卻水，由第二進水管向頂蓋通入冷卻水；由第一出水管排出底座的冷卻水；由第二出水管排出頂蓋的冷卻水；