[發明專利]一種晶體生長的原料預熔爐及氟化鈣晶體原料預熔方法

有效

• 申請號: 202210195387.5
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114622284B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 劉景峰
• 申請（專利權）人: 四川奇峰景行光學科技有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/12
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 耿昕

本發明公開了一種晶體生長的原料預熔爐及氟化鈣晶體原料預熔方法，該原料預熔爐包括設置保溫層的爐體，保溫層圍成保溫腔；在保溫腔中，揮發物收集桶安裝到坩堝支架中部，若干坩堝單元安裝到坩堝支架的揮發物收集桶周圍，若干加熱器安裝到坩堝單元周圍，坩堝單元上方安裝能夠上下移動的漂浮物捕捉器，漂浮物捕捉器上方安裝圓頂狀的導流罩；揮發物收集桶的桶口與爐體外的真空系統通過抽氣管道連接，抽氣管道依次穿過導流罩、保溫層和爐體頂壁；導流罩下方的抽氣管道開設若干抽氣口，抽氣口下端設置傾斜向上延伸的環狀翻沿；反應氣體和保護氣體分別通過進氣管入保溫腔中。本發明的原料生長爐能夠將原料預熔成多個小塊料，使預熔料得到進一步提純。

技術領域

本發明涉及晶體生長工藝領域，尤其是一種晶體生長的原料提純預熔爐及氟化鈣晶體原料預熔方法。

背景技術

晶體生長對環境要求較高，既要求爐膛內環境潔凈無污染，又需要原料純度較高無雜質。尤其是大尺寸晶體的生長對晶體生長環境以及原料純度要求極高，例如大尺寸紫外級氟化鈣晶體的生長，絕大部分原料廠家提供的氟化鈣原料純度在99.99％-99.999％之間，而深紫外級晶體對原料純度的要求甚至達到了99.99999％。

為了得到理想純度的原料，預熔原料是一項行之有效的提純措施。傳統的預熔方式，大多直接使用晶體生長爐，將原料熔化后再降溫使其結晶為塊料。結晶過程中，雜質會發生分凝現象，集中在預熔后塊料的表側。使用該塊料時清理掉這一側的原料即可。

采用晶體生長爐的預熔方式，原料中的一部分雜質會被除去，但提純效率并不高，對晶體紫外區間性能影響最關鍵的很多含氧基團仍然沒有除去。預熔完成后的原料是一整塊跟坩堝形狀匹配的塊料，不能根據晶體生長需要添加的料量靈活取料。此外，在生長大尺寸晶體時，考慮到時效，一次需要預熔的原料很多，由于原料預熔后結晶為與坩堝形狀匹配的塊料，塊料體積過大、質量過重，導致預熔后原料搬運不方便，取料不靈活，在進行晶體生長時，上述塊料裝入晶體生長爐困難，會因操作不慎導致塊料掉落或碎裂，甚至砸損設備，導致不必要的經濟損失。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種晶體生長的原料預熔爐，使用該預熔爐預熔后的原料能夠除去含氧集團等雜質，使原料得到進一步純化，并且預熔后的塊料便于周轉。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種晶體生長的原料預熔爐，包括設置保溫層的爐體，所述保溫層圍成保溫腔；在所述保溫腔中，揮發物收集桶安裝到坩堝支架中部，若干坩堝單元安裝到所述坩堝支架的所述揮發物收集桶周圍，若干加熱器安裝到所述坩堝單元周圍，所述坩堝單元上方安裝能夠上下移動的漂浮物捕捉器，所述漂浮物捕捉器上方安裝圓頂狀的導流罩；

所述揮發物收集桶的桶口與所述爐體外的真空系統通過抽氣管道連接，所述抽氣管道依次穿過所述導流罩、所述保溫層和所述爐體頂壁；所述導流罩下方的抽氣管道開設若干抽氣口，所述抽氣口下端設置傾斜向上延伸的環狀翻沿；

反應氣體和保護氣體分別通過進氣管入所述保溫腔中。

進一步，所述漂浮物捕捉器為錐形斗，所述錐形斗的側壁和底部設置多個熔體孔。

進一步，所述漂浮物捕捉器與所述爐體外部的驅動裝置通過驅動桿連接，所述驅動桿從所述爐體上端或所述爐體下端穿過，所述驅動桿與所述爐體之間安裝密封裝置。

進一步，所述原料預熔爐還包括坩堝托，所述坩堝托用于支撐所述坩堝支架，所述坩堝托下端穿過所述保溫層安裝到所述爐體底壁上。

進一步，所述爐體和所述真空系統之間的所述抽氣管道上還安裝過濾器和水冷擋板。

進一步，所述進氣管包括：與所述保溫腔連通的主進氣管，分別與所述主進氣管連通的反應氣進氣管和保護氣進氣管；所述反應氣進氣管和所述保護氣進氣管上分別安裝反應氣體閥和保護氣體閥，所述主進氣管上安裝氣體流量計。