[發明專利]一種晶體的生長裝置及生長方法

在審

• 申請號: 202010417703.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111485283A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 謝欣榮;狄聚青;李京振
• 申請（專利權）人: 廣東先導稀材股份有限公司
• 主分類號: C30B15/12
• 分類號: C30B15/12;C30B29/34;C30B29/30
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

本發明公開了一種晶體的生長裝置，包括相互獨立的外坩堝和內坩堝，所述內坩堝的直徑小于所述外坩堝的直徑；所述內坩堝底部設有使熔體流入或流出的小孔，所述內坩堝頂部設有坩堝蓋，所述坩堝蓋上設有內坩堝固定桿，所述內坩堝固定桿的底部固定在所述坩堝蓋上，所述內坩堝固定桿的頂部與爐體相連接；所述外坩堝底部設有控制外坩堝升降的坩堝支撐桿。同時，本發明還公開了利用所述裝置生長晶體的方法。本發明的生長裝置及生長方法所制備得到的晶體無開裂、氣泡、夾雜、散射等缺陷。

技術領域

本發明涉及一種晶體制備領域，尤其涉及一種晶體的生長裝置及生長方法。

背景技術

提拉法是一種從熔體中生長晶體的方法，具有生長速度快、易觀察、晶體質量高等優點，廣泛應用于硅、鍺、藍寶石、激光晶體、閃爍晶體的生長。

原料在坩堝內熔化后，原料和熱場中的雜質會漂浮在坩堝表面，并聚集在熔體中間，影響引晶和晶體生長的進行，嚴重的會導致多晶和應力的出現，最終導致晶體開裂或利用率下降。此外，在傳統的提拉裝置及晶體生長方法中，隨著晶體生長的進行，坩堝內熔體逐漸減少，坩堝的裸露面逐漸增加，坩堝對晶體的熱輻射作用逐漸增強，造成晶體生長面附近溫度梯度逐漸減小，容易造成組分過冷、界面反轉、包裹、云層等缺陷。

所以，有必要設計一種新的晶體的生長裝置及生長方法以解決上述技術問題。

發明內容

基于此，本發明的目的在于克服上述現有技術的不足之處而提供一種晶體的生長裝置及生長方法。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案為：一種晶體的生長裝置，包括相互獨立的外坩堝和內坩堝，所述內坩堝的直徑小于所述外坩堝的直徑；所述內坩堝底部設有使熔體流入或流出的小孔，所述內坩堝頂部設有坩堝蓋，所述坩堝蓋上設有內坩堝固定桿，所述內坩堝固定桿的底部固定在所述坩堝蓋上，所述內坩堝固定桿的頂部與爐體相連接；所述外坩堝底部設有控制外坩堝升降的坩堝支撐桿。

優選地，所述小孔的直徑為2-5mm。直徑為2-5mm的孔可以有效避免熔體中的雜質進入到內坩堝中，又能使熔體通過。

優選地，所述外坩堝底部設有保溫裝置，所述保溫裝置的底部設有坩堝托，所述坩堝支撐桿設于所述坩堝托底部。

同時，本發明還提供一種晶體的生長方法，采用上述生長裝置進行生長晶體。

優選地，所述的晶體的生長方法，包括如下步驟：

S1、化料階段：將外坩堝套于內坩堝外部；將外坩堝降低，使內坩堝的底部高于外坩堝的頂部；然后將原料置于外坩堝中，升溫融化原料至熔體穩定；

S2、長晶階段：緩慢上升外坩堝，使外坩堝中的熔體通過內坩堝底部的小孔進入內坩堝；待熔體穩定后，在內坩堝中完成晶體生長。

更優選地，步驟S2中，晶體生長結束后，緩慢下降外坩堝，使熔體通過內坩堝底部小孔流入外坩堝中，并使內坩堝的底部高于外坩堝的頂部，然后進行熔體冷卻。

本申請內坩堝底部接觸熔體時，外坩堝熔體中心的漂浮雜質會聚集在內外坩堝之間的熔體上，并最終粘附在內坩堝外壁上。熔體穩定后，在內坩堝中完成晶體生長，晶體生長結束后，緩慢下降外坩堝，使熔體通過內坩堝底部小孔流入外坩堝中，并使內坩堝的底部高于外坩堝的頂部。熔體冷卻后，沒有結晶的尾料均在外坩堝中，便于清理。

優選地，步驟S2中，晶體生長結束后，外坩堝的下降速率為0.5-2mm/h。在外坩堝下降過程中，晶體逐漸遠離高溫熔體和外坩堝，晶體所處的溫場發生變化，晶體逐漸冷卻。保持外坩堝下降速率為0.5-2mm/h，可以減弱晶體溫場變化造成的熱應力，避免晶體開裂。