[發明專利]一種用于水熱溫差法晶體生長的雙層旋轉內擋板

在審

• 申請號: 202011470286.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112481692A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 易際讓;王曉剛;劉盛浦
• 申請（專利權）人: 山東博達光電有限公司
• 主分類號: C30B7/10
• 分類號: C30B7/10
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發明公開了一種用于水熱溫差法晶體生長的雙層旋轉內擋板，被置于水熱高壓釜的內腔中，包括大小相等、且軸心線相重合的上擋板和下擋板；上擋板(1)與下擋板(3)之間的間距為可調間距；在上擋板(1)上分別設有上擋板下降通孔(6?1)、上擋板上升通孔(6?2)；在下擋板(3)上分別設有下擋板下降通孔(6?3)和下擋板上升通孔(6?4)；相對應的上擋板下降通孔(6?1)和下擋板下降通孔(6?3)的正投影與上擋板(1)軸心線的夾角為大于0°～小于90°。本發明通過對雙層擋板的間距調整和上下板通孔的旋轉角度的限定，改變礦化劑液體對流狀態，使得高壓釜生長區的晶體生長速率趨于一致，提高晶體的結晶均勻性。

技術領域

本發明涉及水熱法晶體生長技術領域，具體為位于高壓釜晶體生長區與原料溶解區間的內擋板。

背景技術

水熱溫差法是一種廣泛應用的晶體生長技術，該技術主要原理是在密封的高壓釜內模仿自然界礦物生成的物理和化學條件，利用高壓和特定溫度下水和相應濃度的化學試劑形成的礦化劑能夠溶解某些自然界礦物的原理，通過人為控制高壓釜的上下部分的溫度差，使在底部高溫區溶解了礦物的礦化劑水溶液，經過高壓釜內的一定開孔率的擋板，對流上升到溫度相對較低的晶體生長區，形成溶質的過飽和，在籽晶片上進行析晶生長，然后溶液再返回到原料溶解區繼續溶解原料，經過不斷的溶解-上升-析晶-下降-再溶解的往復循環過程使得底部的原料最終生長成上部晶體。

具體實施方法是：在高壓釜內設置內擋板，將高壓釜分成溫度高的原料溶解區(下部)，和溫度較低的晶體生長區(上部)，高壓釜的原料溶解區和晶體生長區各自設有相應的加熱裝置，通過控制加熱功率保障兩個區的溫度。內擋板的外徑與高壓釜內壁保持間隙，內擋板的邊緣處設置礦化劑上升通孔，在內擋板上還設置礦化劑下降通孔。裝有原料的原料筐浸泡在礦化劑溶液中，礦化劑溶液與原料直接接觸。溶解了原料的礦化劑溶液，通過礦化劑上升通孔和間隙對流到晶體生長區(低溫區)，形成過飽和狀態，最終在籽晶片上形成析晶生長，隨后礦化劑再經過內擋板的礦化劑下降通孔返回到原料溶解區重新形成過飽和溶解。

在傳統的水熱溫差法晶體生長工藝中只是采用單層內擋板，在單層內擋板上按照高壓釜的內徑尺寸和高壓釜上部懸掛籽晶片的表面積計算開孔率，通過在內擋板上打孔來實現礦化劑對流通道。

單層擋板的缺點在于不能控制釜內礦化劑的對流狀態，礦化劑直接經過擋板上的孔進入低溫區，直接沖擊籽晶片，使得靠近原料溶解區的晶體生長速率變慢，而晶體生長區上部的晶體生長速率變快，導致同一高壓釜內上下晶體生長速度不一致，造成晶體均勻性和Q值指標的下降。

另外單層內擋板與高壓釜內壁之間的間距是依靠籽晶架上部的定位柱來固定，該方式的缺陷是由于籽晶架長度為2.5-3米，存在著變形，可能導致內擋板與高壓釜內腔不同心，從而導致徑向對流的不均勻，最終造成高壓釜內直徑方向晶體生長速度不同，影響晶體均勻性。

發明內容

本實發明要解決的技術問題是提供一種能提高晶體結晶均勻性的水熱溫差法晶體生長雙層旋轉內擋板。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于水熱溫差法晶體生長的雙層旋轉內擋板，被置于水熱高壓釜的內腔中，包括大小相等、且軸心線相重合的上擋板和下擋板；上擋板位于下擋板的正上方、且上擋板與下擋板之間的間距為可調間距，在上擋板和下擋板之間設置擋板連接柱，所述擋板連接柱分別與上擋板和下擋板相連；

在上擋板上設有至少2圈的礦化劑下降通道，每圈的礦化劑下降通道包括均勻設置的至少2個的上擋板下降通孔，在上擋板的邊緣處均勻設置一圈礦化劑上升通道，礦化劑上升通道包括均勻設置的至少2個的上擋板上升通孔；所述礦化劑上升通道位于礦化劑下降通道的外圍；

在下擋板上分別設有下擋板下降通孔和下擋板上升通孔；

下擋板下降通孔的孔徑和數量與上擋板下降通孔的孔徑和數量相同，

下擋板上升通孔的孔徑和數量與上擋板上升通孔的孔徑和數量相同，