[其他]單晶連續生長裝置

無效

• 申請號: 86200234
• 申請日: 1986-01-31
• 公開（公告）號: CN86200234U
• 公開（公告）日: 1986-10-22
• 發明（設計）人: 施仲堅;李惠章;劉金龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 中國科學院聲學研究所專利辦公室
• 代理人: 崔茹華,夏秀英

本實用新型屬于提拉法單晶生長的設備。

提拉法是單晶生長的一種重要方法，通常是一臺單晶爐一次提拉一根。其方法為首先用一臺拉晶爐完成加料、升溫、拉晶、降溫、出晶，再用一臺退火爐完成裝爐、升溫、退火、降溫、出晶。如果拉晶用的坩鍋是鉑質的，會因升溫、降溫過程花費時間，使其有效利用率低；另一方面又因退火爐的升溫、降溫過程而占用工時、消耗能源。

八十年代初，國外出現一種連續拉制KCL晶體技術。其思路是延長拉晶時間，增加晶體的長度，見V.T，Gorilfsky等J。Grysfal????Groufh????52（1981）509。其措施是在拉晶過程中不斷饋送原料，保持恒液面，俗稱等液面法。這種方法只增加了晶體的長度，晶體的生長過程仍然是用一臺拉晶爐完成加料、升溫、拉晶、降溫、出晶，再用一臺退火爐完成裝爐、升溫、退火、降溫、出晶完成拉晶全過程。所以仍然存在坩鍋利用率低，耗能高，耗工多等缺點。

本實用新型的目的在于設計一種可供單晶連續生長的裝置及其技術以提高坩鍋利用率節約投資，節省能耗，提高勞動生產率。

本實用新型的主要特點在于將拉晶與退火合為一體。即從原料的輸入、升溫、拉晶、退火、降溫和晶體的輸出連續循環進行，實現連續生長。

單晶連續生長裝置是由拉晶爐（7）、退火爐（8）、晶體運輸機械和溫度控制裝置所組成。拉晶爐（7）可以是雙頭的，即設置兩個坩鍋，也可以是多頭的，即設置多個坩鍋。退火爐是分區式的，整個裝置可以是圖2的結構，分為四個各區分別用溫度控制裝置控制其溫度，使Ⅰ區處于拉晶溫度，Ⅱ區處于退火溫度，Ⅲ區從退火溫度降至200℃至室溫變化。在打開相鄰兩區之間的隔熱堵頭（11）時，兩邊的溫度控制相同，以保證溫度連續。退火區也可以設計為半隧道窖式，即在圖2中去掉隔熱堵頭（11－1）、（11－2）、（11－3），使整個退火爐溫度恒控制Ⅱ區為退火溫度。Ⅳ區為室溫，其中溫度連續變化。各區的尺寸，可以根據所生長晶體的長度和數量而定。晶體的轉移采用機械裝置控制，并根據需要做到可止可行。

原料通過加料孔（14）加入到鉑坩鍋（12）中，進行晶體的生長，在晶體生長完畢以后，打開隔熱堵頭（11－1），使晶體進入Ⅱ區，置晶體于（13－3），（13－4）處，關閉隔熱堵頭（11－1），這時拉晶爐（7）內可連續加料，進行拉晶。晶體退火完畢后，打開隔熱堵頭（11－2），晶體進入Ⅲ區，置晶體于（13－5）、（13－6）處，使晶體降溫。降溫完畢后打開隔熱堵頭（11－3），使晶體進入Ⅳ區，置晶體于（13－7），（13－8）處，進行最后處理。處理完畢，打開隔熱堵頭（11－4），出晶。當晶體的Ⅱ區進入Ⅲ區時，由Ⅲ區進入Ⅳ區時，又有晶體從Ⅰ區進入Ⅱ區，由Ⅱ區進入Ⅲ區，依此類推，不斷進行拉晶及熱轉移，晶體轉移時是連同晶轉裝置（13－1）、（13－2）等一起沿晶體轉移裝置軌道上口，按圖2（b）中的箭頭方向移動。移動可以是手推的，也可以是電動拉引。上述過程實現了晶體一根接一根的連續生長。

本裝置所用的溫度控制系統為PID與程控儀，根據所生長晶體的要求進行調整，再進行自控。

晶體轉移的位置由軌車在軌道上行駛，軌車下端聯有晶轉馬達，這樣軌車帶動晶體平動。而晶體同時具有轉動，當晶體經過各個溫區時，隔熱堵頭先開后閉。

本實用新型與通常的單晶生長方法及設備相比，具有有效提高坩鍋的利用率，可達100－115％，節約大量的投資和能耗，同時也提高勞動生產率約1～1.5倍。

圖1是本實用新型的框圖。圖中（1）為原料的輸入，（2）為拉晶，（3）為退火，（4）為降溫，（5）為晶體輸出，（6）為溫度控制裝置。

圖2是本實用新型的結構圖。圖2（a）是本實用新型的俯視圖，圖2（b）是本實用新型的主視圖。各部組成分別為：（7）拉晶爐，（8）退火爐，（9）降溫爐，（10）候溫爐，（11－1）、（11－2）、（13－3）、（11－4）隔熱堵頭，（12－1）、（12－2）鉑坩鍋，（13－1）～（13－8）晶體，（14－1）、（14－2）加料孔，（15－1）～（15－8）晶轉馬達，（16－1）～（16－8）軌車，（17）軌道，（18）支撐桿。