CN111501092A - 一种用于制备管状晶体材料的坩埚 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备管状晶体材料的坩埚，涉及新材料技术领域，本发明通过在坩埚外套（3）的上部设置过渡件（1），然后在坩埚外套的下部设置坩埚内套（9），当处于过渡件上的硅料熔化成熔液后，熔液经下料孔（13）流入坩埚内套，此时，转动的舀料勺（7）将熔液连续的舀入流料槽（16）内，熔液经流料槽流出到管状籽晶上，进而实现管状材料的拉制，本发明具有结构简单，生产效率高、成本低、结构设计合理等优点，特别适合大范围的推广和应用。
Description
【技术领域】
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种用于制备管状晶体材料的坩埚。
【背景技术】
已知的，新材料产业具有技术高度密集，研究与开发投入高，产品的附加值高，生产与市场的国际性强，以及应用范围广，发展前景好等特点，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济，社会发展，科技进步和国防实力的重要标志，世界各国特别是发达国家都十分重视新材料产业的发展。以靶材为例，基于物理气相沉积原理的溅射镀膜工艺，已广泛应用于液晶显示设备、太阳能电池、太阳能真空管、半导体芯片等技术领域；而旋转型靶材是溅射镀膜工艺中常用的一种镀膜耗材，旋转型靶材一般由管状金属基材和镀膜材料层构成，正常做法是在管状金属基材外表面进行表面清洗或者吹砂完后就直接喷涂镀膜材料层，这种产品存在的问题是由于是喷涂作业，材料的致密度无法达到材料的理论密度。在使用过程中，其使用寿命会降低。同时由于致密度较低，在镀膜过程中需要降低功率使用，进而影响了生产效率；同时由于喷涂工艺的具体要求，其所使用的硅粉的纯度不够，进而导致靶材的整体纯度较低进而影响镀膜质量。
另一种工艺是在一个完整的锭型或棒形材料上用掏料装置掏出一个空心管料，通过磨抛加工后将管料绑定在管状金属基材上，该工艺具有生产效率低，生产成本高及由于掏料工艺限制管料长度较短等缺点，成本限制无法得到大范围的推广和应用，因此，拉制管状晶体的装置就成了本领域技术人员的研究方向，而在整个装置中，坩埚是其中的重要部件之一，那么，如何提供一种用于制备管状晶体材料的坩埚就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
【发明内容】
鉴于背景技术中存在的不足，本发明公开了一种用于制备管状晶体材料的坩埚，本发明通过可以转动的舀料勺将熔液连续的舀入流料槽内，熔液经流料槽流出到管状籽晶上，进而实现管状材料的拉制，本发明具有结构简单，生产效率高、成本低等优点。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于制备管状晶体材料的坩埚，包括过渡件、坩埚外套、舀料勺和坩埚内套，在所述坩埚外套内缘面的上部设有过渡件，在所述过渡件的底部设有复数个下料孔，在坩埚外套内缘面的下部设有坩埚内套，在坩埚内套的外缘面与坩埚外套的内缘面之间设有流料槽，在坩埚内套上方坩埚外套的外缘面上设有传动轴，在所述传动轴上设有舀料勺，所述舀料勺处于坩埚内套上熔液槽内形成所述的用于拉制管状材料的坩埚。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述流料槽的宽度为0.01mm～10mm。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述流料槽的替换结构为在坩埚内套的底部或坩埚外套内缘面的底部设有复数个流料孔。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述流料孔的直径为0.01mm～10mm。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述坩埚内套的下面设有凹槽。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述坩埚外套的上端头设有向上延伸的连接环，坩埚外套下端头的外缘面上设有梯形面。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述过渡件上面的中部设有向下凹陷的硅料放置槽，在所述硅料放置槽外围的过渡件上设有向下凹陷的熔液过渡槽，所述熔液过渡槽的侧壁上设有复数个贯通硅料放置槽侧壁的溢料槽，在熔液过渡槽的底部设有复数个下料孔。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述熔液过渡槽的下面设有复数个向下延伸的导流柱，在每个导流柱的中部分别设有贯通至下料孔的导流孔，在每个导流柱下端头的外缘面上分别设有锥形面。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述过渡件（1）的替换结构为过渡件（1）为平板结构，在平板上面的中部设有复数个贯通至平板下面的下料孔（13），在平板下面下料孔（13）的外围设有向下延伸的环形挡板，或在下料孔（13）下端头的平板下面设有向下延伸的延伸柱，在所述延伸柱的下面设有贯通至下料孔13的引流孔。
所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，所述坩埚内套的中部设有向下凹陷的熔液槽，在所述熔液槽的底部设有贯通至坩埚内套下面的通气孔，在所述通气孔的上端设有进气嘴。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在坩埚外套的上部设置过渡件，然后在坩埚外套的下部设置坩埚内套，当处于过渡件上的硅料熔化成熔液后，熔液经下料孔流入坩埚内套，此时，转动的舀料勺将熔液连续的舀入流料槽内，熔液经流料槽流出到管状籽晶上，进而实现管状材料的拉制，本发明具有结构简单，生产效率高、成本低、结构设计合理等优点，特别适合大范围的推广和应用。
【附图说明】
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明第二角度的立体结构示意图；
图3是本发明第三角度的立体结构示意图；
图4是本发明的剖视结构示意图；
在图中：1、过渡件；2、连接环；3、坩埚外套；4、传动轴安装孔；5、传动轴；6、熔液过渡槽；7、舀料勺；8、进气嘴；9、坩埚内套；10、梯形面；11、硅料放置槽；12、溢料槽；13、下料孔；14、熔液槽；15、固定台阶；16、流料槽；17、凹槽。
【具体实施方式】
参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是，本发明并不局限于这些实施例。
首先需要说明的是，本发明在描述结构时采用的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、 “顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
结合附图1～4所述的一种用于制备管状晶体材料的坩埚，包括过渡件1、坩埚外套3、舀料勺7和坩埚内套9，在所述坩埚外套3的上端头设有向上延伸的连接环2，在连接环2的外缘面上设有外螺纹，连接环2连接上支撑杆，在坩埚外套3下端头的外缘面上设有梯形面10，设置梯形面10的目的是为了防止从流料槽16流出的熔液沿坩埚外套3的底面流向坩埚外套3的外缘面，然后从坩埚外套3的外缘面流向管状籽晶的外部，无法使熔液全部流到管状籽晶上，通过设置梯形面10还可以限制制备管状晶体材料的外径，具体如图2所示，具体实施时，也可以在坩埚外套3下端面设置向下延伸的引流环，其目的和作用均是为了使熔液全部流到管状籽晶上；或者将梯形面10替换为锥形面，同样也可以起到上述效果。
进一步，在坩埚外套3内缘面的上部设有过渡件1，实施时，可以在所述坩埚外套3上部的内缘面上设有固定台阶15，在所述固定台阶15上设有过渡件1；实施时，所述过渡件1可以设置为平板结构，在平板上面的中部设有复数个贯通至平板下面的下料孔13，进一步，为了确保平板上的熔液能流到坩埚内套9上的熔液槽14内，可以在平板下面下料孔13的外围设置向下延伸的环形挡板，环形挡板的作用可以将熔液引流到熔液槽14内，防止熔液沿平板下面流至熔液槽14外，或者在平板下面设置复数个向下延伸的延伸柱，延伸柱的设置位置与数量同下料孔13的位置与数量，然后在延伸柱上设有贯通至下料孔13的引流孔；设置延伸柱的目的也是为了防止熔液沿平板下面流至熔液槽14外，即用延伸柱替代环形挡板；或者如图2、3、4所示，在所述过渡件1上面的中部设有向下凹陷的硅料放置槽11，在所述硅料放置槽11外围的过渡件1上设有向下凹陷的熔液过渡槽6，所述熔液过渡槽6的侧壁上设有复数个贯通硅料放置槽11侧壁的溢料槽12，在熔液过渡槽6的底部设有复数个下料孔13，具体实施时，下料孔13也可以设置为下料槽，下料孔13或下料槽的下端对应坩埚内套9上的熔液槽14；为了更好的实施本发明，可以在所述熔液过渡槽6的下面设有复数个向下延伸的导流柱，具体如图3所示，在每个导流柱的中部分别设有贯通至下料孔13的导流孔，使导流孔与下料孔13形成一体，在每个导流柱下端头的外缘面上分别设有锥形面，设置锥形面的目的也是为了引流熔液；
进一步，在坩埚外套3内缘面的下部设有坩埚内套9，所述坩埚内套9的中部设有向下凹陷的熔液槽14，在所述熔液槽14的底部设有贯通至坩埚内套9下面的通气孔，在所述通气孔的上端设有用于气体流通的进气嘴8，实施时，进气嘴8的高度应高于熔液液面高度，防止熔液从进气嘴8流出，所述坩埚内套9的下面设有凹槽17，设置凹槽17的目的是为了限制所制备管状晶体材料的内径尺寸，也就是说，当凹槽17的直径设置为70mm时，那么所制备管状晶体材料的内径尺寸也是70mm；
进一步，在坩埚内套9的外缘面与坩埚外套3的内缘面之间设有流料槽16，所述流料槽16的宽度为0.01mm～10mm，具体实施时，流料槽16的替换结构为在坩埚内套9的底部或坩埚外套3内缘面的底部设有复数个流料孔，所述流料孔的直径为0.01mm～10mm；
进一步，在坩埚内套9上方坩埚外套3的外缘面上设有传动轴5，具体实施使，在坩埚外套3的外缘面上设置用于安装传动轴5的传动轴安装孔4，具体如图1～4所示，然后在传动轴5的一端设置用于带动传动轴5正转和反转的电机，然后在所述传动轴5上设有用于舀料的舀料勺7，所述舀料勺7处于坩埚内套9上熔液槽14内形成所述的用于拉制管状材料的坩埚。
本发明在具体实施时，将多晶硅料加到过渡件1上的硅料放置槽11内，启动坩埚外围设置的加热器，在加热器对坩埚加热的作用下，多晶硅料在硅料放置槽11内熔化成熔液，熔化后的熔液通过溢料槽12流到熔液过渡槽6内，然后通过下料孔13流入坩埚内套9的熔液槽14内，此时，电机带动传动轴5旋转，传动轴5带动舀料勺7转动，首先使舀料勺7的端部浸在熔液槽14内的熔液内，舀料勺7装满熔液后，转动传动轴5，传动轴5带动舀料勺7转动，此时，舀料勺7内的熔液脱离舀料勺7后流入坩埚外套3与坩埚内套9之间的流料槽16内，熔液经流料槽16流到管状籽晶上，进而实现管状晶体的拉制。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明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 (10)
1.一种用于制备管状晶体材料的坩埚，包括过渡件（1）、坩埚外套（3）、舀料勺（7）和坩埚内套（9），其特征是：在所述坩埚外套（3）内缘面的上部设有过渡件（1），在所述过渡件（1）的底部设有复数个下料孔（13），在坩埚外套（3）内缘面的下部设有坩埚内套（9），在坩埚内套（9）的外缘面与坩埚外套（3）的内缘面之间设有流料槽（16），在坩埚内套（9）上方坩埚外套（3）的外缘面上设有传动轴（5），在所述传动轴（5）上设有舀料勺（7），所述舀料勺（7）处于坩埚内套（9）上熔液槽（14）内形成所述的用于拉制管状材料的坩埚。
2.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述流料槽（16）的宽度为0.01mm～10mm。
3.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述流料槽（16）的替换结构为在坩埚内套（9）的底部或坩埚外套（3）内缘面的底部设有复数个流料孔。
4.如权利要求3所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述流料孔的直径为0.01mm～10mm。
5.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述坩埚内套（9）的下面设有凹槽（17）。
6.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述坩埚外套（3）的上端头设有向上延伸的连接环（2），坩埚外套（3）下端头的外缘面上设有梯形面（10）。
7.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述过渡件（1）上面的中部设有向下凹陷的硅料放置槽（11），在所述硅料放置槽（11）外围的过渡件（1）上设有向下凹陷的熔液过渡槽（6），所述熔液过渡槽（6）的侧壁上设有复数个贯通硅料放置槽（11）侧壁的溢料槽（12），在熔液过渡槽（6）的底部设有复数个下料孔（13）。
8.如权利要求7所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述熔液过渡槽（6）的下面设有复数个向下延伸的导流柱，在每个导流柱的中部分别设有贯通至下料孔（13）的导流孔，在每个导流柱下端头的外缘面上分别设有锥形面。
9.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述过渡件（1）的替换结构为过渡件（1）为平板结构，在平板上面的中部设有复数个贯通至平板下面的下料孔（13），在平板下面下料孔（13）的外围设有向下延伸的环形挡板，或在下料孔（13）下端头的平板下面设有向下延伸的延伸柱，在所述延伸柱的下面设有贯通至下料孔13的引流孔。
10.如权利要求1所述的用于制备管状晶体材料的坩埚，其特征是：所述坩埚内套（9）的中部设有向下凹陷的熔液槽（14），在所述熔液槽（14）的底部设有贯通至坩埚内套（9）下面的通气孔，在所述通气孔的上端设有进气嘴（8）。
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