CN103243378A - 晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法，涉及一种晶体材料的生长设备，在炉室(2)内设有坩埚(7)，坩埚的下部处于多层套筒内，多层套筒下端处于于支撑环上，支撑环处于炉室底板或底部保温层(16)上，形成坩埚的下部独立空间；在多层套筒外部设有发热体(5)；冷却介质降温机构设置在多层套筒内的下部；由冷却介质降温机构获取的坩埚底部低温区形成坩埚的温度梯度；当发热体对坩埚加热时，通入坩埚下部的冷却介质降温机构的冷气便会处于多层套筒内，最大可能的使冷能不外泄；而此时的发热体也受到冷能的影响最小，较好的实现了坩埚上部温度高下部温度底的温度梯度；由于多层筒套的作用，可确保坩埚极少出现非均匀晶核。

Description

晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法

【技术领域】

本发明涉及一种晶体材料的生长设备，具体地说本发明涉及一种生长蓝宝石、多晶硅或单晶硅等晶体材料生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法。

【背景技术】

在多晶硅、单晶硅或蓝宝石等晶体材料生长过程中，其中多晶硅碎料在坩埚中生长成为多晶硅锭以及多晶硅转换为单晶硅时，通过对坩埚的加热温度控制，并利用设置在坩埚底部的籽晶，使融化并围绕籽晶新生长的晶体按照籽晶的晶粒排列方式进行排列：其中籽晶为单晶时，新生长晶体的硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，这些晶核长成与籽晶晶面取向相同的晶粒，则新生长的晶体就是单晶硅；若籽晶为多晶时，这些晶核长成与籽晶晶面取向不同的晶粒，则新生长的晶体就是多晶硅；但是这个过程必须是在一个密闭的炉体内完成的。

在新晶体生长的过程中，炉室内的坩埚需要形成下低上高的温度梯度，为了形成温度梯度，传统设备通过改变坩埚的下部保温效果，增加热量的散失以便形成坩埚所需的下低上高的温度梯度。

也有技术是通过在下轴内通入液氦等低温流体，由低温流体实现带走坩埚下部热量的目的，从而形成坩埚上下的温度差“温度梯度”的效果；以热交换法为例，其生长方法为：

A、首先通过加热体加热熔化坩埚内的晶体材料碎料，使碎料熔体温度保持略高于熔点5～10℃；

B、待坩埚底部设置的籽晶上端部分被熔化时“这时晶体材料碎料也已经融化”，开始缓慢下降炉室内的温度“同时也使坩埚的温度降低，以便融化的晶体材料碎料结晶”；

C、对炉室内坩埚底部的下轴注入氦气，通过下轴的温度传递对坩埚底部进行强制冷却，这一过程中首先感知低温的是坩埚底部以及设置在坩埚内底部的籽晶，低温会随着籽晶向融化的晶体材料碎料辐射；

D、融化的晶体材料就会以籽晶为核心，逐渐生长出充满整个坩埚的晶体；这便是晶体材料的结晶过程。

上述方式在生长时所需要件包括：坩埚的底部必须与下轴紧密连接，形成温度导体；前期加热坩埚时耗热量极大；坩埚在加热过程中由于摆放角度的原因，使得加热体对于坩埚的加热不均匀，使得坩埚四周的外缘面容易形成部分距离较近处较热，其它相对于较热部分的温度较冷，这种环境下便会出现非均匀晶核。

同理，蓝宝石的加工方法包括提拉法、坩埚下降法、导模法、热交换法、泡生法等，针对目前对蓝宝石制备的方法，以上制备方法都采用支撑体旋转带动坩埚同步旋转的方案，坩埚内的蓝宝石结晶过程受到微震使得结晶过程出现晶震现象而形成部分晶体错位，造成品质下降。即使是温度梯度法生长蓝宝石，也会出现坩埚在加热过程中摆放角度的偏差，使得加热体对于坩埚的加热不均匀，生长出的蓝宝石容易出现非均匀晶核。

为了克服前述问题，本发明人在先专利申请“一种生长晶体材料时的温度梯度控制装置及其方法，由于受理通知书尚未到达，因此在本专利申请中并未给出申请号，如需查询可通过后期检索查阅该专利申请文献”中公开了增加套筒形成的温度梯度控制，实际使用中的温度梯度控制较好的实现了发明人的诉求，但是发明人通过实验发现单层的套筒效果略逊于多层套筒。

【发明内容】

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构及方法，利用所述多层套筒最大可能的使坩埚下部的冷能不外泄，使得坩埚形成温度梯度控制。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，包括炉室、发热体、多层套筒、坩埚和冷却介质降温机构，在炉室内设有坩埚，坩埚的下部处于多层套筒内，所述多层套筒下端处于炉室底板或底部保温层上；或多层套筒下端处于支撑环上，所述支撑环处于炉室底板或底部保温层上，在多层套筒外部设有发热体；冷却介质降温机构设置在所述多层套筒内的下部；由冷却介质降温机构获取坩埚底部低温区，所述低温区形成坩埚上部温度高下部温度底的温度梯度。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在发热体的外部炉室内设有保温罩。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述冷却介质降温机构包括下轴、多层套筒，所述下轴内接通循环的冷却介质，多层套筒内所述下轴中的冷却介质形成坩埚的温度梯度控制，所述坩埚的下部与下轴的上端连接或间隔设置，下轴的下部穿过炉室底板或底部保温层后连通冷却介质。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，多层套筒包括外筒和内筒，内筒的底部向内设有收口，支撑环A的上下两端分别连接内筒底部的收口和炉室底板或底部保温层的上部面，在内筒底部的向内收口上部面上设有中空结构的支架，坩埚下部坩埚底部凸出设置在支架上端的孔内，其中坩埚底部凸出裸露在支架的中空结构内，在支架上设有多个贯通内筒内和支架中空结构内的冷气孔，下轴的上端与坩埚底部凸出间隔设置，所述下轴与内筒的向内收口口部留有间距，形成下轴的可上下伸缩结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，外筒的下端处于炉室底板或底部保温层的上部面；或在外筒的下端设有底部向内设有收口，支撑环B的上下两端分别连接外筒底部的收口和炉室底板或底部保温层的上部面。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，套筒内筒上部设有向上延伸部分，套筒内筒的向上延伸部分内侧面包裹所述坩埚的外部上面。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述下轴内的上部至下端为空心结构，在空心结构的下轴内设有管路，所述管路的内部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路内上流后沿着管路与下轴的空心结构之间回流，形成坩埚的底部降温结构；或所述管路与下轴的空心结构之间的外部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路外与下轴内的空心结构之间间隙上流后沿着管路内回流，形成坩埚的底部降温另一替换结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在坩埚与下轴的连接处外缘面上设有坩埚固定套，由坩埚固定套形成坩埚的防侧歪结构；或下轴的上端设置对应坩埚底部凸出的凹陷，由凹陷形成坩埚的防侧歪结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述多层套筒包括内筒和外筒，在内筒的底部设有穿孔，内筒的中部筒底上的穿孔套在下轴上，内筒的上端与坩埚上端口持平；或略低于坩埚的上端口；或略高于坩埚的上端口。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒上端设有上部收口，上部收口包裹在内筒的上端口外部。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒设置为向下延伸，外筒的向下延伸下端部设置在炉室底板或底部保温层上，外筒和内筒形成倒鱼钩形结构，在内筒下部设有中部筒底。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒与内筒的中部之间设有中部连接环，使所述外筒与内筒的一侧切面形成“H”形结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在“H”形结构所述外筒和内筒的内筒下部设有中部筒底。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述中部筒底的中部设有穿孔，穿孔套在下轴上，穿孔的内壁间隔设有多个豁口，由所述豁口形成下轴下部四周的冷气上升通路；或在穿孔周围的中部筒底上设有多个冷气孔，由冷气孔形成下轴下部四周的冷气上升通路。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒与内筒的底部之间设有下连接环，使所述外筒与内筒与下连接环一侧的切面形成“U”形结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒的底部设有穿孔，外筒的筒底部穿孔与内筒的筒底间隔套在下轴上，外筒的上端与内筒的上端口持平；或外筒的上端略低于内筒的上端口；或外筒的上端略高于内筒的上端口；外筒间隔包裹在内筒的外部。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在外筒和内筒之间，内筒和坩埚之间的上端分别设有密封盖环。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述的盖环下部面开槽形成的倒“凹”形截面结构，由开槽卡住内筒的上端，开槽两侧的环形向下凸起分别插在外筒和内筒之间，以及内筒和坩埚之间。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在内筒和外筒底部穿孔的下部的下轴上分别设有套筒固定套。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在外筒和内筒的上端设有上连接环，由所述上连接环使外筒和内筒形成一体。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在外筒和内筒之间设有至少一个中筒，使所述外筒、内筒和中筒形成多层的套筒结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在外筒的外部面设有外环，所述外环的外缘上部或下部设有外筒，形成外筒的上部大下部小结构；或形成外筒的下部大上部小结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述冷却介质降温机构，在多层套筒内筒下部的炉室底板或底部保温层上设有至少一个惰性气体注入孔，所述多层套筒的底部处于炉室底板或底部保温层上，在套筒的内筒中部设有中部筒底，所述中部筒底的中部设有穿孔，由穿孔形成坩埚底部放置孔，在坩埚放置孔周围的中部筒底上设有多个冷气孔，由冷气孔形成多层套筒内筒下部的惰性气体上升通路。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，多层套筒内筒的底部向内设有收口，支撑环A的上下两端分别连接内筒底部的收口和炉室底板或底部保温层的上部面，在内筒底部的向内收口上部面上设有中空结构的支架，坩埚下部坩埚底部凸出设置在支架上端的孔内，其中坩埚底部凸出裸露在支架的中空结构内，在支架上设有多个贯通内筒内和支架中空结构内的惰性气体进入冷气孔，炉室底板或底部保温层上设置的惰性气体注入孔。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述多层套筒的内筒、中筒和外筒为钨或钼或石墨材质中的任意一种；或钨和钼组合；或钼和石墨组合；或钨和石墨组合形成两层复合层；或钨和钼和石墨组成的三层复合层；或内外为钼层中部为钨层；或内外为钨层中部为钼层；或内外为石墨层中部为钨层；或内外为钨层中部为石墨层；或内外为石墨层中部为钼层；或内外为钼层中部为石墨层形成三层复合层；或在套筒的复合层中所述钨层和钼层和石墨层中加入氧化锆层或氧化铝层；或钨或钼或石墨材质中任一或其中两个替换为氧化锆或氧化铝。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、氟利昂或氡气中的任意一种。

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室内坩埚设置在下轴的上端，在坩埚内的底部设置有籽晶，在籽晶上放置晶体材料，将坩埚处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层；或多层套筒与炉室底板或底部保温层之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体，所述发热体分别连接电源的正负极，发热体对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚上部的晶体材料加热，坩埚上部的所述晶体材料受益最大，加热速度也明显快于坩埚下部的晶体材料和籽晶，多层套筒将热量传递给坩埚，同时所述下轴内通入冷却介质，所述下轴四周的内筒中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚内上部的晶体材料融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚内的晶体材料全部融化时，所述籽晶的上端头部也开始部分融化，由于下轴内冷却介质的作用，籽晶融化明显晚于籽晶上部的晶体材料融化的速度；而后降低发热体的温度，低温区的低温传递给坩埚，使所述坩埚由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚内融化的晶体材料由底部籽晶处开始生长结晶，获取晶体材料块。

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室内坩埚设置在多层套筒的中部筒底中部穿孔上，使坩埚的坩埚底部凸出下端面裸露在穿孔下部，下轴的上端与坩埚的坩埚底部凸出间隔设置，在坩埚内的底部设置有籽晶，在籽晶上放置晶体材料，所述坩埚处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层；或多层套筒与炉室底板或底部保温层之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体，所述发热体分别连接电源的正负极，发热体对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚上部的晶体材料加热，坩埚上部的所述晶体材料受益最大，加热速度也明显快于坩埚下部的晶体材料和籽晶，多层套筒将热量传递给坩埚，同时所述下轴内通入冷却介质，所述下轴四周及上端的内筒中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚内上部的晶体材料融化，并尽快并逐渐向下融化，其中下轴与坩埚的坩埚底部凸出留有间距，或通过控制下轴在多层套筒内的长度，使得内筒中形成低温区为可控状态；当所述坩埚内的晶体材料全部融化时，所述籽晶的上端头部也开始部分融化，由于下轴内冷却介质的作用，籽晶融化明显晚于籽晶上部的晶体材料融化的速度；而后降低发热体的温度，低温区的低温传递给坩埚，使所述坩埚由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚内融化的晶体材料由底部籽晶处开始生长结晶，获取晶体材料块。

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，炉室内的坩埚设置在多层套筒的内筒中部筒底的穿孔所形成的坩埚底部放置孔上，坩埚底部的坩埚底部凸出裸露在穿孔的下部，在坩埚放置孔周围的中部筒底上设置的冷气孔形成的冷却介质通路；或设置在穿孔内壁四周的豁口形成的冷却介质通路，坩埚内的坩埚底部凸出中设置有籽晶，在所述籽晶上部放置晶体材料，所述多层套筒的外部设有发热体，所述发热体分别连接电源的正负极，发热体对多层套筒辐射加热，同步也对坩埚上部的晶体材料加热，坩埚上部的所述晶体材料受益最大，加热速度也明显快于坩埚下部的晶体材料和籽晶，多层套筒将热量传递给坩埚，同时由设置在多层套筒内筒下部所述的炉室的惰性气体注入孔，将惰性气体充入多层套筒的内筒中，内筒内形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使内筒中形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚内上部的晶体材料融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚内的晶体材料全部融化时，所述籽晶的上端头部也开始部分融化，由于受到惰性气体的作用，坩埚底部的籽晶融化明显晚于晶体材料的融化速度，而后降低发热体温度，使最先受益于惰性气体的坩埚内的籽晶冷却，惰性气体迫使所述坩埚由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚内融化的晶体材料由底部籽晶处开始生长结晶，获取晶体材料块。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，所述晶体材料为晶体粉末、晶体碎块或晶体颗粒。

通过上述公开内容，本发明的有益效果是：

本发明所述生长晶体材料时的温度梯度控制装置及其方法，将坩埚设置在炉室内，坩埚的下部处于多层套筒内，所述多层套筒下端处于炉室底板或底部保温层上或多层套筒下端处于支撑环上，所述支撑环处于炉室底板或底部保温层上，形成坩埚的下部独立空间；当发热体对坩埚加热时，通入坩埚下部的冷却介质降温机构的冷气便会处于多层套筒内，最大可能的使冷能不外泄；而此时的发热体也受到冷能的影响最小，不仅实现坩埚上部温度高下部温度底的温度梯度，而且节能效果明显；本发明受到由于多层筒套的作用，可确保坩埚极少出现非均匀晶核。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的套筒另一实施例结构示意图；

图3是本发明的套筒下部添加支撑环第一施例结构示意图；

图4是本发明的套筒下部添加支撑环第二施例结构示意图；

图5是本发明的套筒第三实施例结构示意图；

图6是本发明的套筒第四实施例结构示意图；

图7是本发明的套筒下部添加支撑环第三施例结构示意图；

图8是本发明的套筒第五实施例结构示意图；

图9是本发明的套筒第六实施例结构示意图；

图10是本发明的套筒第七实施例结构示意图；

图11是本发明的套筒第八实施例结构示意图；

图12是本发明的套筒第九实施例结构示意图；

图13是本发明的套筒第十实施例结构示意图；

图14是本发明的套筒第十一实施例结构示意图；

图15是本发明的套筒第十二实施例结构示意图；

图16是本发明的套筒第十三实施例结构示意图；

图17是本发明的套筒第十四实施例结构示意图；

图18是本发明的套筒第十五实施例结构示意图；

图19是本发明的套筒第十六实施例结构示意图；

图20是本发明的套筒第十七实施例结构示意图；

图21是本发明的套筒第十八实施例结构示意图；

图22是本发明的套筒第十九实施例结构示意图；

图23是本发明的套筒第二十实施例结构示意图；

图24是本发明的套筒内筒、外筒分别独立设置结构示意图；

图25是本发明的套筒内筒、外筒分别独立设置第二实施例结构示意图；

图26是本发明的套筒内筒、外筒分别独立设置第三实施例结构示意图；

图27是本发明的套筒内筒、外筒分别独立设置第四实施例结构示意图；

图28是本发明的中部筒底穿孔设置豁口结构示意图；

图29是本发明的中部筒底穿孔四周的中部筒底上设置导孔结构示意图；

图30是本发明的盖环下部面开槽形成的倒“凹”形截面结构示意图；

图31是本发明的盖环结构示意图；

在图中：1、保温罩；2、炉室；3、盖环；4、上连接环；5、发热体；6、晶体材料；7、坩埚；8、籽晶；9、外筒；10、内筒；11、坩埚固定套；12、下轴；13、管路；14、中部筒底；15、套筒固定套；16、炉室底板或底部保温层；17、冷气孔；18、支架；19、支撑环A；20、支撑环B；21、坩埚底部凸出；22、穿孔；23、中部连接环；24、中筒；25、外环；26、下连接环；27、上部收口；28、豁口；29、倒“凹”形截面；30、惰性气体注入孔。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；

结合附图1～31中所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，本发明主要结构包括炉室2、发热体5、多层套筒、坩埚7和冷却介质降温机构，在炉室2内设有坩埚7，坩埚7的下部处于多层套筒内；在多层套筒外部设有发热体5。

结合附图3所述多层套筒包括外筒9和内筒10，内筒10的底部向内设有收口，支撑环A19的上下两端分别连接内筒10底部的收口和炉室底板或底部保温层16的上部面，所述支撑环A19形成下轴12与炉室2内发热体5的隔离，以便确保多层套筒、支撑环A19内的冷能不外泄；同理所述多层套筒、支撑环A19也阻挡了发热体5的温度进入多层套筒、支撑环A19内；在内筒10底部设置的向内收口上部面上设有中空结构的支架18，坩埚7下部坩埚底部凸出21设置在支架18上端的孔内，其中坩埚底部凸出21裸露在支架18的中空结构内，在支架18上设有多个贯通内筒10内和支架18中空结构内的冷气孔17，下轴12的上端与坩埚底部凸出21间隔设置，所述下轴12与内筒10的向内收口口部留有间距，本发明在试验时发现，将下轴12放入多层套筒、支撑环A19中的多少，也就是下轴12通过向下收缩，也可实现调整多层套筒、支撑环A19内温度的需求，尤其是需要降低多层套筒、支撑环A19中冷能量时，起作用便可显现，因此下轴12设置为可上下伸缩的结构。

结合附图1、2或6，所述多层套筒下端处于炉室底板或底部保温层16上，也就是多层套筒根据实际使用状态，不设置支撑环时，多层套筒下端可直接设置在炉室底板或底部保温层16上。

本发明在设置多套同步加工时，将炉室2加大，而后放置多套发热体5、多层套筒、坩埚7和冷却介质降温机构形成的独立晶体生长装置，并由保温罩1隔离，所以在发热体5的外部炉室2内设有保温罩1的考虑是基于多套加工设备所用的，也就是炉室2本体具有保温功能；当然一套加工设备添加保温罩1也可起到较好的保温作用。

结合附图1～6中给出的是；所述冷却介质降温机构的一种形式是，冷却介质降温机构设置在所述多层套筒内的下部；所述冷却介质降温机构包括下轴12、多层套筒，所述下轴12内接通循环的冷却介质，多层套筒内所述下轴12中的冷却介质形成坩埚7的温度梯度控制。

在附图7中所述坩埚7的下部与下轴12的上端连接或间隔设置，下轴12的下部穿过炉室底板或底部保温层16后连通冷却介质；由冷却介质降温机构获取坩埚7底部低温区，所述低温区形成坩埚7上部温度高下部温度底的温度梯度。

为了实现本发明，对于多层套筒的变化，本发明给出了多种可替换结构，下面给予解释。

在图中部分图中未画出炉室2、发热体5、坩埚7和冷却介质降温机构与多层套筒的组合结构，但这些多层套筒均为实施本发明的可替换结构：

结合附图12、14所述多层套筒至少包括内筒10和外筒9，也可根据需要设置为多层，在内筒10的底部设有穿孔22，内筒10的中部筒底14上的穿孔22套在下轴12上，内筒10的上端与坩埚7上端口持平；或略低于坩埚7的上端口；或略高于坩埚7的上端口。

所述外筒9的下端处于炉室底板或底部保温层16的上部面；或在外筒9的下端设有底部向内设有收口，支撑环B20的上下两端分别连接外筒9底部的收口和炉室底板或底部保温层16的上部面。

所述套筒内筒10上部设有向上延伸部分，套筒内筒10的向上延伸部分内侧面包裹所述坩埚7的外部上面。

结合附图1、2、3、4、5、6中所述的一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述下轴12内的上部至下端为空心结构，在空心结构的下轴12内设有管路13，所述管路13的内部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路13内上流后沿着管路13与下轴12的空心结构之间回流，形成坩埚7的底部降温结构；或所述管路13与下轴12的空心结构之间的外部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路13外与下轴12内的空心结构之间间隙上流后沿着管路13内回流，形成坩埚的底部降温另一替换结构。

结合附图1、2、5、6中所述的一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，在坩埚7与下轴12的连接处外缘面上设有坩埚固定套11，由坩埚固定套11形成坩埚7的防侧歪结构；或下轴12的上端设置对应坩埚底部凸出21的凹陷，由凹陷形成坩埚7的防侧歪结构。

结合附图26所述外筒9上端设有上部收口27，上部收口27包裹在内筒10的上端口外部。

结合附图1、2所述外筒9设置为向下延伸，外筒9的向下延伸下端部设置在炉室底板或底部保温层16上，外筒9和内筒10形成倒鱼钩形结构，在内筒下部设有中部筒底14。

结合附图13所述，外筒9与内筒10的中部之间设有中部连接环23，使所述外筒9与内筒10的一侧切面形成“H”形结构；结合附图12，在“H”形结构所述外筒9和内筒10的内筒10下部设有中部筒底14。

结合附图28和29所述，所述中部筒底14的中部设有穿孔22，穿孔22套在下轴12上，穿孔22的内壁间隔设有多个豁口28，由所述豁口28形成下轴12下部四周的冷气上升通路；或在穿孔22周围的中部筒底14上设有多个冷气孔17，由冷气孔17形成下轴12下部四周的冷气上升通路。

结合附图22、23所述，所述外筒9与内筒10的底部之间设有下连接环26，使所述外筒9与内筒10与下连接环26一侧的切面形成“U”形结构。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述外筒9的底部设有穿孔22，外筒9的筒底部穿孔22与内筒10的筒底间隔套在下轴12上，外筒9的上端与内筒10的上端口持平；或外筒9的上端略低于内筒10的上端口；或外筒9的上端略高于内筒10的上端口；外筒间隔包裹在内筒10的外部；在外筒9和内筒10之间，内筒10和坩埚7之间的上端分别设有密封盖环3；所述的盖环3下部面开槽形成的倒“凹”形截面29结构，由开槽卡住内筒10的上端，开槽两侧的环形向下凸起分别插在外筒9和内筒10之间，以及内筒10和坩埚7之间；在内筒10和外筒9底部穿孔22的下部的下轴12上分别设有套筒固定套15。

为了使外筒9和内筒10上端之间冷能尽可能少的流失，在外筒9和内筒10的上端设有上连接环4，由所述上连接环4使外筒9和内筒10形成一体。

结合附图16、17在外筒9和内筒10之间设有至少一个中筒24，使所述外筒9、内筒10和中筒24形成多层的套筒结构；在外筒9的外部面设有外环25，所述外环25的外缘上部或下部设有外筒9，形成外筒9的上部大下部小结构；或形成外筒9的下部大上部小结构；上述结构也可为上部多层、下部多层或全部为多层，或局部多层，形成部分单层和部分多层的结合形式。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，结合附图7给出的另一种冷却介质降温机构，所述冷却介质降温机构，在多层套筒内筒10下部的炉室底板或底部保温层16上设有至少一个惰性气体注入孔30，所述多层套筒的底部处于炉室底板或底部保温层16上，在套筒的内筒10中部设有中部筒底14，所述中部筒底14的中部设有穿孔22，由穿孔22形成坩埚7底部放置孔，在坩埚7放置孔周围的中部筒底14上设有多个冷气孔17，由冷气孔17形成多层套筒内筒下部的惰性气体上升通路。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，多层套筒内筒10的底部向内设有收口，支撑环A19的上下两端分别连接内筒10底部的收口和炉室底板或底部保温层16的上部面，在内筒10底部的向内收口上部面上设有中空结构的支架18，坩埚7下部坩埚底部凸出21设置在支架18上端的孔内，其中坩埚底部凸出21裸露在支架18的中空结构内，在支架18上设有多个贯通内筒10内和支架18中空结构内的惰性气体进入冷气孔17，炉室底板或底部保温层16上设置的惰性气体注入孔。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述多层套筒的内筒10、中筒24和外筒9为钨或钼或石墨材质中的任意一种；或钨和钼组合；或钼和石墨组合；或钨和石墨组合形成两层复合层；或钨和钼和石墨组成的三层复合层；或内外为钼层中部为钨层；或内外为钨层中部为钼层；或内外为石墨层中部为钨层；或内外为钨层中部为石墨层；或内外为石墨层中部为钼层；或内外为钼层中部为石墨层形成三层复合层；或在套筒的复合层中所述钨层和钼层和石墨层中加入氧化锆层或氧化铝层；或钨或钼或石墨材质中任一或其中两个替换为氧化锆或氧化铝。

所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、氟利昂或氡气中的任意一种。

结合所有附图给出如下较佳实施例：

实施一：

一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室2内坩埚7设置在下轴12的上端，在坩埚7内的底部设置有籽晶8，在籽晶8上放置晶体材料6，将坩埚7处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层16；或多层套筒与炉室底板或底部保温层16之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体5，所述发热体5分别连接电源的正负极，发热体5对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚7上部的晶体材料6加热，坩埚7上部的所述晶体材料6受益最大，加热速度也明显快于坩埚7下部的晶体材料6和籽晶8，多层套筒将热量传递给坩埚7，同时所述下轴12内通入冷却介质，所述下轴12四周的内筒10中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴12四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚7内上部的晶体材料6融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚7内的晶体材料6全部融化时，所述籽晶8的上端头部也开始部分融化，由于下轴12内冷却介质的作用，籽晶8融化明显晚于籽晶8上部的晶体材料6融化的速度；而后降低发热体5的温度，低温区的低温传递给坩埚7，使所述坩埚7由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚7内融化的晶体材料6由底部籽晶8处开始生长结晶，获取晶体材料块。

实施二：

第二种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室2内坩埚7设置在多层套筒的中部筒底14中部穿孔22上，使坩埚7的坩埚底部凸出21下端面裸露在穿孔22下部，下轴12的上端与坩埚7的坩埚底部凸出21间隔设置，在坩埚7内的底部设置有籽晶8，在籽晶8上放置晶体材料6，所述坩埚7处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层16；或多层套筒与炉室底板或底部保温层16之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体5，所述发热体5分别连接电源的正负极，发热体5对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚7上部的晶体材料6加热，坩埚7上部的所述晶体材料6受益最大，加热速度也明显快于坩埚7下部的晶体材料6和籽晶8，多层套筒将热量传递给坩埚7，同时所述下轴12内通入冷却介质，所述下轴12四周及上端的内筒10中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴12四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚7内上部的晶体材料6融化，并尽快并逐渐向下融化，其中下轴12与坩埚7的坩埚底部凸出21留有间距，或通过控制下轴12在多层套筒内的长度，使得内筒10中形成低温区为可控状态；当所述坩埚7内的晶体材料6全部融化时，所述籽晶8的上端头部也开始部分融化，由于下轴12内冷却介质的作用，籽晶8融化明显晚于籽晶8上部的晶体材料6融化的速度；而后降低发热体5的温度，低温区的低温传递给坩埚7，使所述坩埚7由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚7内融化的晶体材料6由底部籽晶8处开始生长结晶，获取晶体材料块。

实施三：

第三种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，炉室2内的坩埚7设置在多层套筒的内筒中部筒底14的穿孔22所形成的坩埚7底部放置孔上，坩埚7底部的坩埚底部凸出21裸露在穿孔22的下部，在坩埚7放置孔周围的中部筒底14上设置的冷气孔17形成的冷却介质通路；或设置在穿孔22内壁四周的豁口28形成的冷却介质通路，坩埚7内的坩埚底部凸出21中设置有籽晶8，在所述籽晶8上部放置晶体材料6，所述多层套筒的外部设有发热体5，所述发热体5分别连接电源的正负极，发热体5对多层套筒辐射加热，同步也对坩埚7上部的晶体材料6加热，坩埚7上部的所述晶体材料6受益最大，加热速度也明显快于坩埚7下部的晶体材料6和籽晶8，多层套筒将热量传递给坩埚7，同时由设置在多层套筒内筒10下部所述的炉室2的惰性气体注入孔30，将惰性气体充入多层套筒的内筒10中，内筒10内形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使内筒10中形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚7内上部的晶体材料6融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚7内的晶体材料6全部融化时，所述籽晶8的上端头部也开始部分融化，由于受到惰性气体的作用，坩埚7底部的籽晶8融化明显晚于晶体材料6的融化速度，而后降低发热体5温度，使最先受益于惰性气体的坩埚7内的籽晶8冷却，惰性气体迫使所述坩埚7由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚7内融化的晶体材料6由底部籽晶8处开始生长结晶，获取晶体材料块。

在实施例1、2或3中所述晶体材料6为晶体粉末、晶体碎块或晶体颗粒的任意一种或晶体粉末、晶体碎块或晶体颗粒的混合物。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (30)

1.一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：包括炉室(2)、发热体(5)、多层套筒、坩埚(7)和冷却介质降温机构，在炉室(2)内设有坩埚(7)，坩埚(7)的下部处于多层套筒内，所述多层套筒下端处于炉室底板或底部保温层(16)上；或多层套筒下端处于支撑环上，所述支撑环处于炉室底板或底部保温层(16)上，在多层套筒外部设有发热体(5)；冷却介质降温机构设置在所述多层套筒内的下部；由冷却介质降温机构获取坩埚(7)底部低温区，所述低温区形成坩埚(7)上部温度高下部温度底的温度梯度。

2.根据权利要求1所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在发热体(5)的外部炉室(2)内设有保温罩(1)。

3.根据权利要求1所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述冷却介质降温机构包括下轴(12)、多层套筒，所述下轴(12)内接通循环的冷却介质，多层套筒内所述下轴(12)中的冷却介质形成坩埚(7)的温度梯度控制，所述坩埚(7)的下部与下轴(12)的上端连接或间隔设置，下轴(12)的下部穿过炉室底板或底部保温层(16)后连通冷却介质。

4.根据权利要求1或3所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：多层套筒包括外筒(9)和内筒(10)，内筒(10)的底部向内设有收口，支撑环A(19)的上下两端分别连接内筒(10)底部的收口和炉室底板或底部保温层(16)的上部面，在内筒(10)底部的向内收口上部面上设有中空结构的支架(18)，坩埚(7)下部坩埚底部凸出(21)设置在支架(18)上端的孔内，其中坩埚底部凸出(21)裸露在支架(18)的中空结构内，在支架(18)上设有多个贯通内筒(10)内和支架(18)中空结构内的冷气孔(17)，下轴(12)的上端与坩埚底部凸出(21)间隔设置，所述下轴(12)与内筒(10)的向内收口口部留有间距，形成下轴(12)的可上下伸缩结构。

5.根据权利要求4所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：外筒(9)的下端处于炉室底板或底部保温层(16)的上部面；或在外筒(9)的下端设有底部向内设有收口，支撑环B(20)的上下两端分别连接外筒(9)底部的收口和炉室底板或底部保温层(16)的上部面。

6.根据权利要求4所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，套筒内筒(10)上部设有向上延伸部分，套筒内筒(10)的向上延伸部分内侧面包裹所述坩埚(7)的外部上面。

7.根据权利要求1或3所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述下轴(12)内的上部至下端为空心结构，在空心结构的下轴(12)内设有管路(13)，所述管路(13)的内部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路(13)内上流后沿着管路(13)与下轴(12)的空心结构之间回流，形成坩埚(7)的底部降温结构；或所述管路(13)与下轴(12)的空心结构之间的外部为冷却介质通路，冷却介质顺着管路(13)外与下轴(12)内的空心结构之间间隙上流后沿着管路(13)内回流，形成坩埚的底部降温另一替换结构。

8.根据权利要求3所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在坩埚(7)与下轴(12)的连接处外缘面上设有坩埚固定套(11)，由坩埚固定套(11)形成坩埚(7)的防侧歪结构；或下轴(12)的上端设置对应坩埚底部凸出(21)的凹陷，由凹陷形成坩埚(7)的防侧歪结构。

9.根据权利要求1或3所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述多层套筒包括内筒(10)和外筒(9)，在内筒(10)的底部设有穿孔(22)，内筒(10)的中部筒底(14)上的穿孔(22)套在下轴(12)上，内筒(10)的上端与坩埚(7)上端口持平；或略低于坩埚(7)的上端口；或略高于坩埚(7)的上端口。

10.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述外筒(9)上端设有上部收口(27)，上部收口(27)包裹在内筒(10)的上端口外部。

11.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述外筒(9)设置为向下延伸，外筒(9)的向下延伸下端部设置在炉室底板或底部保温层(16)上，外筒(9)和内筒(10)形成倒鱼钩形结构，在内筒下部设有中部筒底(14)。

12.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述外筒(9)与内筒(10)的中部之间设有中部连接环(23)，使所述外筒(9)与内筒(10)的一侧切面形成“H”形结构。

13.根据权利要求12所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在“H”形结构所述外筒(9)和内筒(10)的内筒(10)下部设有中部筒底(14)。

14.根据权利要求13所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述中部筒底(14)的中部设有穿孔(22)，穿孔(22)套在下轴(12)上，穿孔(22)的内壁间隔设有多个豁口(28)，由所述豁口(28)形成下轴(12)下部四周的冷气上升通路；或在穿孔(22)周围的中部筒底(14)上设有多个冷气孔(17)，由冷气孔(17)形成下轴(12)下部四周的冷气上升通路。

15.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述外筒(9)与内筒(10)的底部之间设有下连接环(26)，使所述外筒(9)与内筒(10)与下连接环(26)一侧的切面形成“U”形结构。

16.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述外筒(9)的底部设有穿孔(22)，外筒(9)的筒底部穿孔(22)与内筒(10)的筒底间隔套在下轴(12)上，外筒(9)的上端与内筒(10)的上端口持平；或外筒(9)的上端略低于内筒(10)的上端口；或外筒(9)的上端略高于内筒(10)的上端口；外筒间隔包裹在内筒(10)的外部。

17.根据权利要求16所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在外筒(9)和内筒(10)之间，内筒(10)和坩埚(7)之间的上端分别设有密封盖环(3)。

18.根据权利要求17所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述的盖环(3)下部面开槽形成的倒“凹”形截面(29)结构，由开槽卡住内筒(10)的上端，开槽两侧的环形向下凸起分别插在外筒(9)和内筒(10)之间，以及内筒(10)和坩埚(7)之间。

19.根据权利要求16所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在内筒(10)和外筒(9)底部穿孔(22)的下部的下轴(12)上分别设有套筒固定套(15)。

20.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在外筒(9)和内筒(10)的上端设有上连接环(4)，由所述上连接环(4)使外筒(9)和内筒(10)形成一体。

21.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在外筒(9)和内筒(10)之间设有至少一个中筒(24)，使所述外筒(9)、内筒(10)和中筒(24)形成多层的套筒结构。

22.根据权利要求9所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：在外筒(9)的外部面设有外环(25)，所述外环(25)的外缘上部或下部设有外筒(9)，形成外筒(9)的上部大下部小结构；或形成外筒(9)的下部大上部小结构。

23.根据权利要求1所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述冷却介质降温机构，在多层套筒内筒(10)下部的炉室底板或底部保温层(16)上设有至少一个惰性气体注入孔(30)，所述多层套筒的底部处于炉室底板或底部保温层(16)上，在套筒的内筒(10)中部设有中部筒底(14)，所述中部筒底(14)的中部设有穿孔(22)，由穿孔(22)形成坩埚(7)底部放置孔，在坩埚(7)放置孔周围的中部筒底(14)上设有多个冷气孔(17)，由冷气孔(17)形成多层套筒内筒下部的惰性气体上升通路。

24.根据权利要求23所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：多层套筒内筒(10)的底部向内设有收口，支撑环A(19)的上下两端分别连接内筒(10)底部的收口和炉室底板或底部保温层(16)的上部面，在内筒(10)底部的向内收口上部面上设有中空结构的支架(18)，坩埚(7)下部坩埚底部凸出(21)设置在支架(18)上端的孔内，其中坩埚底部凸出(21)裸露在支架(18)的中空结构内，在支架(18)上设有多个贯通内筒(10)内和支架(18)中空结构内的惰性气体进入冷气孔(17)，炉室底板或底部保温层(16)上设置的惰性气体注入孔。

25.根据权利要求1、4、9或23任一权利要求所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述多层套筒的内筒(10)、中筒(24)和外筒(9)为钨或钼或石墨材质中的任意一种；或钨和钼组合；或钼和石墨组合；或钨和石墨组合形成两层复合层；或钨和钼和石墨组成的三层复合层；或内外为钼层中部为钨层；或内外为钨层中部为钼层；或内外为石墨层中部为钨层；或内外为钨层中部为石墨层；或内外为石墨层中部为钼层；或内外为钼层中部为石墨层形成三层复合层；或在套筒的复合层中所述钨层和钼层和石墨层中加入氧化锆层或氧化铝层；或钨或钼或石墨材质中任一或其中两个替换为氧化锆或氧化铝。

26.根据权利要求23或24所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构，其特征是：所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气、氟利昂或氡气中的任意一种。

27.利用权利要求1～26所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构实施的一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室(2)内坩埚(7)设置在下轴(12)的上端，在坩埚(7)内的底部设置有籽晶(8)，在籽晶(8)上放置晶体材料(6)，将坩埚(7)处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层(16)；或多层套筒与炉室底板或底部保温层(16)之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体(5)，所述发热体(5)分别连接电源的正负极，发热体(5)对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚(7)上部的晶体材料(6)加热，坩埚(7)上部的所述晶体材料(6)受益最大，加热速度也明显快于坩埚(7)下部的晶体材料(6)和籽晶(8)，多层套筒将热量传递给坩埚(7)，同时所述下轴(12)内通入冷却介质，所述下轴(12)四周的内筒(10)中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴(12)四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚(7)内上部的晶体材料(6)融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚(7)内的晶体材料(6)全部融化时，所述籽晶(8)的上端头部也开始部分融化，由于下轴(12)内冷却介质的作用，籽晶(8)融化明显晚于籽晶(8)上部的晶体材料(6)融化的速度；而后降低发热体(5)的温度，低温区的低温传递给坩埚(7)，使所述坩埚(7)由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚(7)内融化的晶体材料(6)由底部籽晶(8)处开始生长结晶，获取晶体材料块。

28.利用权利要求1～26所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构实施的另一种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，在炉室(2)内坩埚(7)设置在多层套筒的中部筒底(14)中部穿孔(22)上，使坩埚(7)的坩埚底部凸出(21)下端面裸露在穿孔(22)下部，下轴(12)的上端与坩埚(7)的坩埚底部凸出(21)间隔设置，在坩埚(7)内的底部设置有籽晶(8)，在籽晶(8)上放置晶体材料(6)，所述坩埚(7)处于筒形结构的多层套筒内，多层套筒的下端设置在炉室底板或底部保温层(16)；或多层套筒与炉室底板或底部保温层(16)之间设置支撑环，所述筒形结构的多层套筒的外部设有发热体(5)，所述发热体(5)分别连接电源的正负极，发热体(5)对筒形结构的多层套筒辐射加热，同步也对坩埚(7)上部的晶体材料(6)加热，坩埚(7)上部的所述晶体材料(6)受益最大，加热速度也明显快于坩埚(7)下部的晶体材料(6)和籽晶(8)，多层套筒将热量传递给坩埚(7)，同时所述下轴(12)内通入冷却介质，所述下轴(12)四周及上端的内筒(10)中形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使下轴(12)四周形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚(7)内上部的晶体材料(6)融化，并尽快并逐渐向下融化，其中下轴(12)与坩埚(7)的坩埚底部凸出(21)留有间距，或通过控制下轴(12)在多层套筒内的长度，使得内筒(10)中形成低温区为可控状态；当所述坩埚(7)内的晶体材料(6)全部融化时，所述籽晶(8)的上端头部也开始部分融化，由于下轴(12)内冷却介质的作用，籽晶(8)融化明显晚于籽晶(8)上部的晶体材料(6)融化的速度；而后降低发热体(5)的温度，低温区的低温传递给坩埚(7)，使所述坩埚(7)由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚(7)内融化的晶体材料(6)由底部籽晶(8)处开始生长结晶，获取晶体材料块。

29.利用权利要求1～26所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制结构实施的第三种晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，炉室(2)内的坩埚(7)设置在多层套筒的内筒中部筒底(14)的穿孔(22)所形成的坩埚(7)底部放置孔上，坩埚(7)底部的坩埚底部凸出(21)裸露在穿孔(22)的下部，在坩埚(7)放置孔周围的中部筒底(14)上设置的冷气孔(17)形成的冷却介质通路；或设置在穿孔(22)内壁四周的豁口(28)形成的冷却介质通路，坩埚(7)内的坩埚底部凸出(21)中设置有籽晶(8)，在所述籽晶(8)上部放置晶体材料(6)，所述多层套筒的外部设有发热体(5)，所述发热体(5)分别连接电源的正负极，发热体(5)对多层套筒辐射加热，同步也对坩埚(7)上部的晶体材料(6)加热，坩埚(7)上部的所述晶体材料(6)受益最大，加热速度也明显快于坩埚(7)下部的晶体材料(6)和籽晶(8)，多层套筒将热量传递给坩埚(7)，同时由设置在多层套筒内筒(10)下部所述的炉室(2)的惰性气体注入孔(30)，将惰性气体充入多层套筒的内筒(10)中，内筒(10)内形成低温区，所述多层套筒发挥作用；一是使内筒(10)中形成的低温区内低温尽可能少的扩散；二是使坩埚(7)内上部的晶体材料(6)融化，并尽快并逐渐向下融化，当所述坩埚(7)内的晶体材料(6)全部融化时，所述籽晶(8)的上端头部也开始部分融化，由于受到惰性气体的作用，坩埚(7)底部的籽晶(8)融化明显晚于晶体材料(6)的融化速度，而后降低发热体(5)温度，使最先受益于惰性气体的坩埚(7)内的籽晶(8)冷却，惰性气体迫使所述坩埚7由底部开始至上部缓慢均匀降温，形成温度梯度，坩埚(7)内融化的晶体材料(6)由底部籽晶(8)处开始生长结晶，获取晶体材料块。

30.根据权利要求27、28或29任一权利要求所述的晶体生长时利用多层套筒形成的温度梯度控制方法，所述晶体材料(6)为晶体粉末、晶体碎块或晶体颗粒。

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