CN112176396A - 一种轴向温度多梯度可控的热场及长晶炉 - Google Patents

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李辉
毛瑞川
杨茜
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Nanjing Crystal Growth & Energy Equipment Co ltd
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Nanjing Crystal Growth & Energy Equipment Co ltd
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    • C30—CRYSTAL GROWTH
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    • C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/006—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明公开了一种轴向温度多梯度可控的热场，包括石英管、收容于石英管内部的坩埚、围绕石英管外围的上线圈、围绕石英管外围的中线圈、围绕石英管外围的下线圈；所述上线圈配有跟随上线圈移动的上红外高温计、中线圈配有跟随中线圈移动的中红外高温计、下线圈配有跟随下线圈移动的下红外高温计。红外高温计跟随每区线圈移动，可以根据测得的数据，调节各感应线圈功率大小，真正实现温度梯度可调。该技术方案可控性强，操作方便，避免了传统单扎感应线圈带来的温度梯度不可调的问题。本发明还提供了具有上述热场的长晶炉。

Description

一种轴向温度多梯度可控的热场及长晶炉
技术领域
本发明属于碳化硅材料长晶炉技术领域。
背景技术
一般碳化硅单晶体生长炉加热方式采用单股或多股线圈并联的方式，固定或整体上下移动加热。该种传统加热方式构建的热场，轴向功率单一温差固定，温度不可多梯度调整，灵活性差，不利于构建晶体生长的温度梯度。
如，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种轴向温度多梯度可控的热场及长晶炉，用于解决热场温度不可多梯度调整，灵活性差，不利于构建晶体生长的温度梯度的问题。
技术方案：为解决上述问题，本发明可采用以下技术方案：
一种轴向温度多梯度可控的热场，包括石英管、收容于石英管内部的坩埚、围绕石英管外围的上线圈、围绕石英管外围的中线圈、围绕石英管外围的下线圈；所述上线圈位于中线圈上方，下线圈位于中线圈下方；上线圈、中线圈、下线圈各自配备独立的升降系统，上线圈、中线圈、下线圈分别围绕石英管上下移动；
所述上线圈配有跟随上线圈移动的上红外高温计、中线圈配有跟随中线圈移动的中红外高温计、下线圈配有跟随下线圈移动的下红外高温计。
进一步的，上线圈、中线圈、下线圈通过各个红外高温计全程监控各区热场温度，根据所测数据调整每组线圈功率大小。
进一步的，上线圈、中线圈、下线圈采用的升降系统为在线圈外侧设置的三个升降杆，每个升降杆与上线圈、中线圈或下线圈固定，每个升降杆通过气动或者液压动力升降；每组线圈位置均可调。
进一步的，石英管上部分为1区、石英管中部分为2区、石英管下部分为3区；上线圈用以加热1区，中线圈用以加热2区，下线圈用以加热3区。
有益效果：相对于现有技术，本发明提供的轴向温度多梯度可控的热场将热场轴向可调节热场结构分为几个轴向可独立控制的区域。上、中、下线圈用以加热并配备独立的升降系统，可根据不同工况在可调范围内调节各线圈位置。所述的红外高温计跟随每区线圈移动，可以根据测得的数据，调节各感应线圈功率大小，真正实现温度梯度可调。该技术方案可控性强，操作方便，避免了传统单扎感应线圈带来的温度梯度不可调的问题。
作为本发明的一种改进，感应线圈的组数不仅限于上中下三种，可以是若干组。
本发明同时公开一种长晶炉，具有上述的轴向温度多梯度可控的热场。
附图说明
图1是本发明轴向温度多梯度可控的热场的结构图。
具体实施方式
请结合图1所示，为本发明提供的一种轴向温度多梯度可控的热场，包括石英管1、收容于石英管1内部的坩埚2、围绕石英管1外围的上线圈3、围绕石英管1外围的中线圈4、围绕石英管1外围的下线圈5。三个线圈围绕石英管1同轴的以上中下设置，其中上线圈3位于中线圈4上方，下线圈5位于中线圈4下方。上线圈3、中线圈4、下线圈5各自配备独立的升降系统。上线圈4、中线圈5、下线圈5分别围绕石英管1上下移动。石英管1上部分为1区、石英管1中部分为2区、石英管1下部分为3区；上线圈3用以加热1区，中线圈4用以加热2区，下线圈5用以加热3区。
所述上线圈4配有跟随上线圈4移动的上红外高温计6、中线圈4配有跟随中线圈4移动的中红外高温计7、下线圈5配有跟随下线圈5移动的下红外高温计8。上线圈3、中线圈4、下线圈5通过各个红外高温计全程监控各区热场温度，根据所测数据通过连接线圈的控制器调整线圈功率大小。
在本实施方式中上线圈、中线圈、下线圈采用的升降系统可采用现有技术中惯用的升降装置，如丝杆升降装置、涡轮蜗杆升降装置等。在本实施方式中，一个优选的升降系统是，在线圈外侧设置的三个升降杆(未图示)，每个升降杆与上线圈3、中线圈4或下线圈5固定，每个升降杆通过气动或者液压动力升降。
本发明中，将所述的碳化硅单晶生长炉的热场轴向可调节热场结构分为几个轴向可独立控制的区域。设置上、中、下线圈为电磁感应线圈，配备独立的升降系统，可根据不同工况在可调范围内调节各线圈位置。所述的红外高温计跟随每区线圈移动，根据测得的数据，调节各感应线圈功率大小，真正实现温度梯度可调。该技术方案可控性强，操作方便，避免了传统单扎感应线圈带来的温度梯度不可调的问题。
上述的一种轴向温度多梯度可控的热场应用于长晶炉中。故本发明提供的另一个实施例为包括上述实施例轴向温度多梯度可控的热场的长晶炉。
本发明具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种轴向温度多梯度可控的热场，其特征在于，包括石英管、收容于石英管内部的坩埚、围绕石英管外围的上线圈、围绕石英管外围的中线圈、围绕石英管外围的下线圈；所述上线圈位于中线圈上方，下线圈位于中线圈下方；上线圈、中线圈、下线圈各自配备独立的升降系统，上线圈、中线圈、下线圈分别围绕石英管上下移动；
所述上线圈配有跟随上线圈移动的上红外高温计、中线圈配有跟随中线圈移动的中红外高温计、下线圈配有跟随下线圈移动的下红外高温计。
2.根据权利要求1所述的轴向温度多梯度可控的热场，其特征在于，上线圈、中线圈、下线圈通过各个红外高温计全程监控各区热场温度，根据所测数据调整每组线圈功率大小。
3.根据权利要求1或2所述的轴向温度多梯度可控的热场，其特征在于，上线圈、中线圈、下线圈采用的升降系统为在线圈外侧设置的三个升降杆，每个升降杆与上线圈、中线圈或下线圈固定，每个升降杆通过气动或者液压动力升降；每组线圈位置均可调。
4.根据权利要求3所述的轴向温度多梯度可控的热场，其特征在于，石英管上部分为1区、石英管中部分为2区、石英管下部分为3区；上线圈用以加热1区，中线圈用以加热2区，下线圈用以加热3区。
5.一种长晶炉，其特征在于，具有如权利要求1至4中任一项所述的轴向温度多梯度可控的热场。
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