[發明專利]晶體生長安瓿位置調節裝置及系統

在審

• 申請號: 201811355065.2
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109161972A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 樊龍;肖婷婷;彭麗萍;黎維華;閻大偉;吳衛東;沈昌樂;蔣濤;湛治強
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王正楠

本發明提供了一種晶體生長安瓿位置調節裝置及系統，涉及安瓿位置調節技術領域。一種晶體生長安瓿位置調節裝置，包括支撐組件、熱電偶和位置調節組件。位置調節組件通過支撐桿與支撐組件連接，用于在水平和豎直方向移動和定位支撐組件。支撐組件包括套筒、熱電偶桿、陶瓷桿以及固定塞，套筒的兩端設有開口，開口設有固定塞，陶瓷桿的一端穿過固定塞設置于套筒的內部，熱電偶桿穿設于陶瓷桿內。熱電偶設置于套筒內。實現了安瓿在徑向溫度場中的位置調節，避免不對稱徑向溫度場對晶體生長的影響，避免了安瓿與發熱體直接接觸，提高晶體質量和產率。該裝置結構簡單、安裝調試方便，并可對生長過程中安瓿溫度進行實時監控。

技術領域

本發明涉及晶體生長安瓿位置調節技術領域，具體而言，涉及一種晶體生長安瓿位置調節裝置及系統。

背景技術

水平管式晶體生長爐是一種常用的人工晶體生長設備，在物理氣相輸運法(PVT)、化學氣相輸運法(CVT)、水平布里奇曼法(HB)、水平溫度梯度冷凝法(HGF)等多種晶體生長方法中有著重要的應用。這些方法的特點是將晶體生長安瓿放置在水平管式爐的水平爐腔中，加熱管式爐使得水平爐腔內形成特定的溫度場和溫度梯度，構建出晶體生長的驅動力，從而實現晶體發育長大。在晶體生長過程中，人為的調節晶體生長界面在溫度場中的位置可以實現對生長驅動力的調控，因此，生長安瓿在水平管式爐水平爐腔中精確定位和移動對晶體質量、生長重復率等有重要影響。

水平管式爐的溫度場按方向分為軸向溫度場和徑向溫度場。其中，軸向溫度場是平行于爐管中軸線的溫度分布，是晶體生長的重要參數，可以通過調節不同位置加熱部件的溫度進行調控；徑向溫度場是垂直于爐管中軸線的溫度分布，由于徑向溫差和溫梯較小，徑向溫度場往往被人們忽略。

水平管式爐爐管的中心軸通常為徑向溫度場的溫度最低點，爐管壁位置為徑向溫度場的溫度最高點。人們在采用水平管式爐進行晶體生長時，往往直接將生長坩堝放置在爐管壁上，并未考慮徑向溫度場和接觸熱傳導對生長晶體的影響。但是，即便是微小的徑向溫差和溫梯會造成一些晶體生長方向和結晶形態、質量的改變。如果在晶體生長過程中不考慮生長安瓿在徑向溫度場中的位置，將造成晶體生長重復率和質量下降。

現有公知的管式爐水平晶體生長設備的不足是生長安瓿由爐管支撐，安瓿壁直接與發熱元件接觸，受到熱傳導作用，安瓿壁易出現溫度分布不均勻，導致寄生成核和多晶生成。另一方面，在現有技術中，安瓿只能沿著水平爐腔軸向移動，不能進行徑向位置調節，受徑向溫差和溫梯的影響，獲得的晶體易出現生長不均勻、結晶質量差等現象。此外，在現有技術中，當使安瓿從溫度場中某溫度點移動到另一溫度點時，需要參照預先標定的爐內溫度/距離關系將溫度換算為長度，再以長度為參照標準進行移動。由于爐內溫度/距離關系是在未加負載的空爐條件下進行標定的，在實際晶體生長過程中，安瓿的放入會使爐內溫度場發生較大的變化，這種以長度為度量標準的定位和位置調節方法存在誤差。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種晶體生長安瓿位置調節裝置及系統。本發明避免了安瓿壁溫度分布不均勻，實現了安瓿在爐腔內任意位置的精確定位，避免了以長度為標準導致的定位不準和移動誤差，并可對生長過程進行實時監控。

本發明的另一目的在于提供一種安瓿位置調節系統，該系統實現了晶體生長安瓿在徑向溫度場中的定位和位置調節，對生長過程進行實時監控，提高了生長晶體質量和產率。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種晶體生長安瓿位置調節裝置，包括

支撐組件，包括套筒、熱電偶桿、陶瓷桿以及固定塞，套筒的兩端設有開口，開口設有固定塞，陶瓷桿的一端穿過固定塞設置于套筒的內部，熱電偶桿穿設于陶瓷桿內。

熱電偶，熱電偶的熱電偶絲穿設于熱電偶桿，熱電偶測溫點設置于熱電偶桿位于套筒內的一端。

位置調節組件，位置調節組件通過支撐桿與支撐組件連接，用于在水平和豎直方向移動和定位支撐組件。