[發(fā)明專利]一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010054648.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111254484B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹義明;康艷茹;何禧佳;徐坤;李哲;張?jiān)?/a>;魏生賢;劉冕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 曲靖師范學(xué)院
• 主分類號(hào): C30B11/00
• 分類號(hào): C30B11/00
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 姜海榮

本發(fā)明公開(kāi)了一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、真空機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、加熱機(jī)構(gòu)和樣品艙；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括升降組件和轉(zhuǎn)動(dòng)組件；轉(zhuǎn)動(dòng)組件固定在升降組件上，并且樣品艙與轉(zhuǎn)動(dòng)組件可拆卸連接，樣品艙在轉(zhuǎn)動(dòng)組件的帶動(dòng)下沿自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)組件在升降組件的帶動(dòng)下做升降運(yùn)動(dòng)；真空機(jī)構(gòu)包括真空泵、氣體鋼瓶、真空計(jì)；真空泵和氣體鋼瓶均通過(guò)管路與樣品艙連通；并在靠近真空泵、氣體鋼瓶和樣品艙的氣口端安裝閥門；加熱機(jī)構(gòu)適配安裝在樣品艙的下方；控制系統(tǒng)分別與加熱機(jī)構(gòu)、升降組件和轉(zhuǎn)動(dòng)組件的控制部電連接；本發(fā)明能夠保證單晶體生長(zhǎng)真空或氣氛環(huán)境，避免氧化，同時(shí)生長(zhǎng)溫度更高，適用于更多種類的單晶體，生產(chǎn)效率更高，自動(dòng)化程度更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶樣品制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究，新材料的發(fā)展是新技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。功能材料是新材料發(fā)展的重中之重。在功能材料的研究中，晶體材料又占有相當(dāng)重要的位置。由于晶體材料具有一系列寶貴的物理性能，如它能實(shí)現(xiàn)電、磁、力、光、聲和熱的交互作用和轉(zhuǎn)換，而使它成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的重要材料，并且它的應(yīng)用范圍和使用量還在不斷擴(kuò)大和增加。

晶體垂直生長(zhǎng)法常見(jiàn)的是布里奇曼晶體生長(zhǎng)法。待生長(zhǎng)晶體材料裝在圓柱型的坩堝中，緩慢地下降，并通過(guò)一個(gè)具有一定溫度梯度的加熱爐，爐溫控制在略高于材料的熔點(diǎn)附近。根據(jù)材料的性質(zhì)加熱器件可以選用電阻爐或高頻爐。在通過(guò)加熱區(qū)域時(shí)，坩堝中的材料被熔融，當(dāng)坩堝持續(xù)下降時(shí),坩堝底部的溫度先下降到熔點(diǎn)以下，并開(kāi)始結(jié)晶，晶體隨坩堝下降而持續(xù)長(zhǎng)大。坩堝穿過(guò)溫度梯度時(shí)要求移動(dòng)速度非常的慢(通常小于1mm/h)，普通的步進(jìn)電機(jī)無(wú)法滿足要求；基于此申請(qǐng)人已搭建了一種晶體垂直自動(dòng)化生長(zhǎng)裝置，并于2016年11月提交了國(guó)家發(fā)明專利申請(qǐng)(2018年11月授權(quán)，專利號(hào)：ZL201610960120.5)。但該專利產(chǎn)品仍存在加熱溫度控制較為繁瑣，加熱溫度受限，單晶體生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，無(wú)法解決單晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的氧化問(wèn)題。

因此，如何提供一種更完備的單晶體自動(dòng)化生長(zhǎng)裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題之一。

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置；能夠耐受更高溫，提供更適宜單晶體生長(zhǎng)的環(huán)境，保證單晶體生長(zhǎng)的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、真空機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、加熱機(jī)構(gòu)和樣品艙；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括升降組件和轉(zhuǎn)動(dòng)組件；所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件固定在所述升降組件上，并且所述樣品艙與所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件可拆卸連接，所述樣品艙在所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件的帶動(dòng)下沿自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件在所述升降組件的帶動(dòng)下做升降運(yùn)動(dòng)；

所述真空機(jī)構(gòu)包括真空泵、氣體鋼瓶、真空計(jì)；所述真空泵和所述氣體鋼瓶均通過(guò)管路與所述樣品艙連通；并在靠近所述真空泵、所述氣體鋼瓶和所述樣品艙的氣口端安裝閥門；

所述加熱機(jī)構(gòu)適配安裝在所述樣品艙的下方；

所述控制系統(tǒng)分別與所述加熱機(jī)構(gòu)、所述升降組件和所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件的控制部電連接。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置，通過(guò)加設(shè)真空機(jī)構(gòu)，通過(guò)不斷地將樣品艙內(nèi)的空氣抽取后注入保護(hù)氣，循環(huán)多次，逐步降低樣品艙內(nèi)的空氣含量，避免單晶體氧化，更利于單晶體的生長(zhǎng)。

優(yōu)選的，在上述的一種高通量單晶生長(zhǎng)裝置中，所述升降組件包括固定底座、導(dǎo)軌支架、絲杠導(dǎo)軌部、探測(cè)臂和第一電機(jī)；

所述絲杠導(dǎo)軌部包括絲杠、滑桿和滑塊；