[發(fā)明專利]生長碲化汞晶體的真空高壓單晶爐系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010953790.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112064108B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 解永強;張紅梅;柳森娟;徐海濤;王宏杰;楊曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 西北電子裝備技術(shù)研究所（中國電子科技集團公司第二研究所）
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B13/28;C30B29/48
• 代理公司: 山西華炬律師事務(wù)所 14106
• 代理人: 陳奇

1.一種生長碲化汞晶體的真空高壓單晶爐系統(tǒng)的控制方法，真空高壓單晶爐系統(tǒng)包括單晶爐支架（33）、真空泵（36）、充氬氣裝置、循環(huán)水冷裝置（37）、電控柜（34）和驅(qū)動軸升降驅(qū)動裝置（38），在單晶爐支架（33）上，分別設(shè)置有下爐體（1）和上爐體（3），上爐體（3）通過它的下端口錯齒法蘭盤（4）扣接在下爐體（1）的上端口錯齒法蘭盤（2）上，使上爐體內(nèi)腔（9）與下爐體內(nèi)腔（18）連通組成爐體內(nèi)腔，在下爐體（1）的爐底板中央處，設(shè)置有驅(qū)動軸伸出孔（24），在驅(qū)動軸伸出孔（24）中設(shè)置有驅(qū)動軸（23），在伸入到爐體內(nèi)腔中的驅(qū)動軸（23）的頂端設(shè)置有石英坩堝（16），在石英坩堝（16）中放置有裝有碲化汞粉末狀材料的密閉石英管（17），設(shè)置在爐體外的驅(qū)動軸（23）的下端與驅(qū)動軸升降驅(qū)動裝置（38）機械連接在一起；在下爐體（1）上分別設(shè)置有抽真空口（30）、充氬氣口（31）和爐腔內(nèi)溫度傳感器連接座（32），在上端口錯齒法蘭盤（2）上設(shè)置有加熱電阻絲電極引出線（29），抽真空口（30）與真空泵（36）連接在一起，充氬氣口（31）與充氬氣裝置連接在一起，加熱電阻絲電極引出線（29）和爐腔內(nèi)溫度傳感器連接座（32）分別與電控柜（34）電連接在一起；在單晶爐支架（33）上設(shè)置有上爐體升降機構(gòu)（35），上爐體升降機構(gòu)（35）與上爐體（3）機械連接在一起，在電控柜（34）上設(shè)置有汞分析儀（39）；在上爐體（3）的外側(cè)爐壁上設(shè)置有上爐體水冷套（8），在下爐體（1）的外側(cè)爐壁上設(shè)置有下爐體水冷套（19），在上端口錯齒法蘭盤（2）上設(shè)置有上端口錯齒法蘭盤循環(huán)水路（41），上爐體水冷套（8）、下爐體水冷套（19）和上端口錯齒法蘭盤循環(huán)水路（41）分別與循環(huán)水冷裝置（37）連通在一起；其特征在于以下步驟：

第一步、將裝有碲化汞粉末狀材料的密閉石英管（17）放置到石英坩堝（16）中后，通過上爐體升降機構(gòu)（35），將上爐體（3）與下爐體（1）扣接在一起，通過旋轉(zhuǎn)帶錯齒鎖緊圈（5），將下端口錯齒法蘭盤（4）與上端口錯齒法蘭盤（2）鎖緊在一起；

第二步、通過在抽真空口（30）上連接的真空泵（36），對上爐體內(nèi)腔（9）與下爐體內(nèi)腔（18）組成的爐內(nèi)腔進行抽真空，抽真空后，通過控制充氬氣裝置，對爐內(nèi)腔充入氬氣；

第三步、通過控制驅(qū)動軸升降驅(qū)動裝置（38），使石英坩堝（16）設(shè)置在上保溫筒（11）中的梯度分布溫度場的高溫溫度場中；

第四步、通過電控柜（34）控制上保溫筒加熱電阻絲（13）和下保溫筒加熱電阻絲（21）通電，對爐腔進行加熱，并通過溫度傳感器傳回到電控柜（34）中的信號，動態(tài)調(diào)整上保溫筒加熱電阻絲（13）和下保溫筒加熱電阻絲（21）通電功率，使上保溫筒（11）中的梯度分布溫度場的高溫溫度場中心處的溫度為攝氏720度，使下保溫筒（20）中的梯度分布溫度場的低溫溫度場中心處的溫度為攝氏500度；

第五步、密閉石英管（17）中的碲化汞粉末狀材料開始熔解，并產(chǎn)生蒸氣，電控柜（34）控制充氬氣裝置，對爐內(nèi)腔繼續(xù)充入氬氣，使?fàn)t內(nèi)腔充入氬氣的壓力與密閉石英管（17）中所產(chǎn)生的汞蒸氣的壓力相等；

第六步、密閉石英管（17）中的碲化汞粉末狀材料全部熔融后，電控柜（34）通過驅(qū)動軸升降驅(qū)動裝置（38），控制驅(qū)動軸（23）下降，使石英坩堝（16）下降到梯度分布溫度場的低溫溫度場中，密閉石英管（17）中的熔融的碲化汞開始長晶，使石英坩堝（16）下降100毫米后，密閉石英管（17）中的熔融的碲化汞長晶完成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生長碲化汞晶體的真空高壓單晶爐系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，電控柜（34）通過循環(huán)水冷裝置（37），控制上爐體水冷套（8）中的循環(huán)冷卻水、下爐體水冷套（19）中的循環(huán)冷卻水和上端口錯齒法蘭盤循環(huán)水路（41）中的循環(huán)冷卻水，進行循環(huán)，以完成對爐體外側(cè)壁和驅(qū)動軸（23）的冷卻。