CN114959902B - 一种低位错inp单晶生长设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低位错INP单晶生长设备，包括炉体，炉体的内壁固定安装有隔热层，隔热层的内壁固定安装有加热装置，加热装置内壁的底部固定安装有炉底护盘，炉体的底端一体形成有底盘，底盘的内壁转动安装有降摩组件，降摩组件的内部活动安装有坩埚轴，坩埚轴的顶端可拆卸安装有石墨坩埚。本发明通过设置复合组件可以对石墨坩埚的内部的原材料进行缓冲效果，延长其使用寿命，以及对热熔后的原料进行防漏同时进行循环作用的效果，提升了石墨坩埚的实用性，最后通过整体效果组合，使得石墨坩埚整体的实用性与环保性均得到提升，还通过降摩组件最大程度的降低炉体的热量从底盘传递出，因此达到了降低磨损，延长使用寿命以及减伤能量损耗的效果。

Description

一种低位错INP单晶生长设备

技术领域

本发明涉及单晶技术领域，更具体地说，本发明涉及一种低位错INP单晶生长设备。

背景技术

所谓单晶，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序，单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用，由于熵效应导致了固体微观结构的不理想，例如杂质，不均匀应变和晶体缺陷，有一定大小的理想单晶在自然界中是极为罕见的，而且也很难在实验室中生产，另一方面，在自然界中，不理想的单晶可以非常巨大，例如已知一些矿物，如绿宝石，石膏，长石形成的晶体可达数米，单晶的培育制造需要用到一种名为生长炉的生长设备，晶体生长的过程中配合生长炉采用一种名为直拉法的方法对单晶进行拉长生长，先将多晶体放置在石英坩埚内部进行加热熔化，然后将籽晶插入溶体表面进行焊接，接着转动籽晶，翻转坩埚，籽晶向上缓慢提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾等过程，就可以将一个单晶体生长出来。

现有的生长炉大部分的石英坩埚均采用平面设计，因此使得物块放置在内部的时候加热熔化的时间较长或者是所需加热量较大，因此降低了整体装置的实用性，其次未设置相应的缓冲机构，当原料放置在石英坩埚的内部时，从高处坠落的原料会借着冲击力对石英坩埚的内壁造成损伤，长时间的操作会对其造成损毁，提高成本支出，其次当坩埚轴进行转动的时候直接在炉体的底盘内部进行转动，期间未设置相应的减摩擦组件，导致整体装置的摩擦程度提高，进一步的降低了整体装置实用性的效果。

于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供低位错INP单晶生长设备，以期达到更具有实用性以及提高热量利用效率的目的。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种低位错INP单晶生长设备，通过降摩组件可以相当于将坩埚轴和底盘之间增加一个轴承套件，借此使得两者之间的摩擦可以降到最低，且通过降摩组件可以最大程度的降低炉体的热量从底盘传递出，节约了热量，因此达到了降低磨损，延长使用寿命以及减伤能量损耗的效果；通过复合组件可以对石墨坩埚的内部的原材料进行缓冲效果，延长其使用寿命，以及对热熔后的原料进行防漏同时进行循环作用的效果，提升了石墨坩埚的实用性，最后通过整体效果组合，使得石墨坩埚整体的实用性与环保性均得到提升，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低位错INP单晶生长设备，包括炉体，所述炉体的内壁固定安装有隔热层，所述隔热层的内壁固定安装有加热装置，所述加热装置内壁的底部固定安装有炉底护盘，所述炉体的底端一体形成有底盘，所述底盘的内壁转动安装有降摩组件，所述降摩组件的内部活动安装有坩埚轴，所述坩埚轴的顶端可拆卸安装有石墨坩埚。

在一个优选地实施方式中，所述加热装置的内壁固定安装有导热板，所述导热板的材质设置为铜，所述底盘的内部设置为真空结构。

在一个优选地实施方式中，所述降摩组件包括套接柱，所述套接柱的上下两端均有一体形成有卡接管，所述卡接管的表面开设有环槽，所述环槽的内部转动安装有滚珠，所述套接柱的表面开设有通孔。

在一个优选地实施方式中，所述底盘的上下两面均开设有环形槽，所述环形槽的大小和滚珠的大小相适配。

在一个优选地实施方式中，所述石墨坩埚包括坩埚壁，所述坩埚壁的底面一体形成有连接柱，所述连接柱的底面开设有安装槽，所述安装槽的大小和坩埚轴顶端的大小相适配。

在一个优选地实施方式中，所述坩埚壁的外部固定连通有导流管，所述导流管的顶端位于坩埚壁的内侧上方，所述坩埚壁的内壁开设有限位槽，所述限位槽的顶端与导流管的底端相互连通，所述坩埚壁的内壁活动安装有复合组件。

在一个优选地实施方式中，所述复合组件包括六角盘，所述六角盘的顶面固定安在有缓冲装置，所述缓冲装置的顶端固定安装有承接盘，所述承接盘的顶面一体形成有半球体，所述承接盘的侧面固定安装有限位块，所述限位块的大小和限位槽的大小相适配，所述半球体的数量为若干个，若干个所述半球体均匀分布在承接盘的顶面。

在一个优选地实施方式中，所述六角盘的表面开设有圆槽，所述圆槽的顶端固定连通有集热罩，所述集热罩的顶端一体形成有圆柱管，所述承接盘的底面开设有缓冲槽，所述缓冲槽的大小和圆柱管的大小相适配，所述缓冲装置包括顶柱和底柱，所述顶柱的顶面固定安装在承接盘的底面，所述底柱的底端固定安装在六角盘的顶面，所述顶柱活动套接在底柱的内部，底柱的内部设有液压阻尼系统。

在一个优选地实施方式中，所述承接盘的侧面贴合在坩埚壁的内壁，所述六角盘的底面固定安装在坩埚壁内壁的底面。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设置复合组件在将原材料倒入石墨坩埚的内部时，物料首先会触碰到承接盘的表面，然后承接盘受到压力进行下压，对缓冲装置的顶柱进行下压，配合底柱内部的液压阻尼系统可以进行有效的缓冲并最后进行复位，之后将加热装置进行加热，使其通过导热板直接对坩埚壁进行热传递，使其内部的原料进行加热熔化，通过承接盘顶面的半球结构设计可以有效的增加原材料与承接盘的接触面积，从而使得热传递的速率得以提升，达到加快原材料热熔的效果，期间炉体内壁底部的热量由于炉底护盘的真空设计可以有效的将热量散发的速率降低，使其内部堆积的热量更多的从连接柱传递至坩埚壁的内部，最后达到了提高热量利用效率的效果，当热熔物对承接盘进行下压并使其位移的时候，此时热熔物从限位槽中进入导流管，最终经过积累从导流管的顶端重新进入到坩埚壁的内部，达到防漏与循环的效果，通过复合组件可以对石墨坩埚的内部的原材料进行缓冲效果，延长其使用寿命，以及对热熔后的原料进行防漏同时进行循环作用的效果，提升了石墨坩埚的实用性，最后通过整体效果组合，使得石墨坩埚整体的实用性与环保性均得到提升。

2、本发明通过设置降摩组件可以在当坩埚轴活动安装在降摩组件的内部时，当两者转动时保持相对静止，此时滚珠在环形槽的内部进行转动，通过降摩组件可以相当于将坩埚轴和底盘之间增加一个轴承套件，借此使得两者之间的摩擦可以降到最低，且通过降摩组件可以最大程度的降低炉体的热量从底盘传递出，节约了热量，因此达到了降低磨损，延长使用寿命以及减伤能量损耗的效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的立体装配结构示意图。

图3为本发明的炉体剖面连接结构示意图。

图4为本发明的炉体内壁结构示意图。

图5为本发明的降摩组件结构示意图。

图6为本发明的石墨坩埚结构示意图。

图7为本发明的复合组件结构示意图。

附图标记为：1、炉体；2、隔热层；3、加热装置；4、炉底护盘；5、底盘；6、降摩组件；7、坩埚轴；8、石墨坩埚；31、导热板；61、套接柱；62、卡接管；63、通孔；64、环槽；65、滚珠；81、坩埚壁；82、连接柱；83、导流管；84、复合组件；841、六角盘；842、缓冲装置；843、承接盘；844、集热罩；845、半球体；846、圆槽；847、限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1-7所示的一种低位错INP单晶生长设备，包括炉体1，所述炉体1的内壁固定安装有隔热层2，所述隔热层2的内壁固定安装有加热装置3，所述加热装置3内壁的底部固定安装有炉底护盘4，所述炉体1的底端一体形成有底盘5，所述底盘5的内壁转动安装有降摩组件6，所述降摩组件6的内部活动安装有坩埚轴7，所述坩埚轴7的顶端可拆卸安装有石墨坩埚8。

如附图3和附图5，所述加热装置3的内壁固定安装有导热板31，所述导热板31的材质设置为铜，所述底盘5的内部设置为真空结构，所述降摩组件6包括套接柱61，所述套接柱61的上下两端均有一体形成有卡接管62，所述卡接管62的表面开设有环槽64，所述环槽64的内部转动安装有滚珠65，所述套接柱61的表面开设有通孔63，所述底盘5的上下两面均开设有环形槽，所述环形槽的大小和滚珠65的大小相适配。

具体的，当坩埚轴7活动安装在降摩组件6的内部时，当两者转动时保持相对静止，此时滚珠65在环形槽的内部进行转动，通过降摩组件6可以相当于将坩埚轴7和底盘5之间增加一个轴承套件，借此使得两者之间的摩擦可以降到最低，且通过降摩组件6可以最大程度的降低炉体1的热量从底盘5传递出，节约了热量，因此达到了降低磨损，延长使用寿命以及减伤能量损耗的效果。

如附图6至附图7，所述石墨坩埚8包括坩埚壁81，所述坩埚壁81的底面一体形成有连接柱82，所述连接柱82的底面开设有安装槽，所述安装槽的大小和坩埚轴7顶端的大小相适配，所述坩埚壁81的外部固定连通有导流管83，所述导流管83的顶端位于坩埚壁81的内侧上方，所述坩埚壁81的内壁开设有限位槽，所述限位槽的顶端与导流管83的底端相互连通，所述坩埚壁81的内壁活动安装有复合组件84，所述复合组件84包括六角盘841，所述六角盘841的顶面固定安在有缓冲装置842，所述缓冲装置842的顶端固定安装有承接盘843，所述承接盘843的顶面一体形成有半球体845，所述承接盘843的侧面固定安装有限位块847，所述限位块847的大小和限位槽的大小相适配，所述半球体845的数量为若干个，若干个所述半球体845均匀分布在承接盘843的顶面，所述六角盘841的表面开设有圆槽846，所述圆槽846的顶端固定连通有集热罩844，所述集热罩844的顶端一体形成有圆柱管，所述承接盘843的底面开设有缓冲槽，所述缓冲槽的大小和圆柱管的大小相适配，所述缓冲装置842包括顶柱和底柱，所述顶柱的顶面固定安装在承接盘843的底面，所述底柱的底端固定安装在六角盘841的顶面，所述顶柱活动套接在底柱的内部，底柱的内部设有液压阻尼系统，所述承接盘843的侧面贴合在坩埚壁81的内壁，所述六角盘841的底面固定安装在坩埚壁81内壁的底面。

具体的，首先将原材料倒入石墨坩埚8的内部，物料首先会触碰到承接盘843的表面，然后承接盘843受到压力进行下压，对缓冲装置842的顶柱进行下压，配合底柱内部的液压阻尼系统可以进行有效的缓冲并最后进行复位，之后将加热装置3进行加热，使其通过导热板31直接对坩埚壁81进行热传递，使其内部的原料进行加热熔化，通过承接盘843顶面的半球结构设计可以有效的增加原材料与承接盘843的接触面积，从而使得热传递的速率得以提升，达到加快原材料热熔的效果，期间炉体1内壁底部的热量由于炉底护盘4的真空设计可以有效的将热量散发的速率降低，使其内部堆积的热量更多的从连接柱82传递至坩埚壁81的内部，最后达到了提高热量利用效率的效果，当热熔物对承接盘843进行下压并使其位移的时候，此时热熔物从限位槽中进入导流管83，最终经过积累从导流管83的顶端重新进入到坩埚壁81的内部，达到防漏与循环的效果，通过复合组件84可以对石墨坩埚8的内部的原材料进行缓冲效果，延长其使用寿命，以及对热熔后的原料进行防漏同时进行循环作用的效果，提升了石墨坩埚8的实用性，最后通过整体效果组合，使得石墨坩埚8整体的实用性与环保性均得到提升。

本发明工作原理：通过降摩组件6可以相当于将坩埚轴7和底盘5之间增加一个轴承套件，借此使得两者之间的摩擦可以降到最低，且通过降摩组件6可以最大程度的降低炉体1的热量从底盘5传递出，节约了热量，因此达到了降低磨损，延长使用寿命以及减伤能量损耗的效果；

通过复合组件84可以对石墨坩埚8的内部的原材料进行缓冲效果，延长其使用寿命，以及对热熔后的原料进行防漏同时进行循环作用的效果，提升了石墨坩埚8的实用性，最后通过整体效果组合，使得石墨坩埚8整体的实用性与环保性均得到提升。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种低位错INP单晶生长设备，包括炉体（1），其特征在于，所述炉体（1）的内壁固定安装有隔热层（2），所述隔热层（2）的内壁固定安装有加热装置（3），所述加热装置（3）内壁的底部固定安装有炉底护盘（4），所述炉体（1）的底端一体形成有底盘（5），所述底盘（5）的内壁转动安装有降摩组件（6），所述降摩组件（6）的内部活动安装有坩埚轴（7），所述坩埚轴（7）的顶端可拆卸安装有石墨坩埚（8）；

所述降摩组件（6）包括套接柱（61），所述套接柱（61）的上下两端均有一体形成有卡接管（62），所述卡接管（62）的表面开设有环槽（64），所述环槽（64）的内部转动安装有滚珠（65），所述套接柱（61）的表面开设有通孔（63）；

所述底盘（5）的上下两面均开设有环形槽，所述环形槽的大小和滚珠（65）的大小相适配；

所述石墨坩埚（8）包括坩埚壁（81），所述坩埚壁（81）的底面一体形成有连接柱（82），所述连接柱（82）的底面开设有安装槽，所述安装槽的大小和坩埚轴（7）顶端的大小相适配；

所述坩埚壁（81）的外部固定连通有导流管（83），所述导流管（83）的顶端位于坩埚壁（81）的内侧上方，所述坩埚壁（81）的内壁开设有限位槽，所述限位槽的顶端与导流管（83）的底端相互连通，所述坩埚壁（81）的内壁活动安装有复合组件（84）；

所述复合组件（84）包括六角盘（841），所述六角盘（841）的顶面固定安在有缓冲装置（842），所述缓冲装置（842）的顶端固定安装有承接盘（843），所述承接盘（843）的顶面一体形成有半球体（845），所述承接盘（843）的侧面固定安装有限位块（847），所述限位块（847）的大小和限位槽的大小相适配，所述半球体（845）的数量为若干个，若干个所述半球体（845）均匀分布在承接盘（843）的顶面；

所述六角盘（841）的表面开设有圆槽（846），所述圆槽（846）的顶端固定连通有集热罩（844），所述集热罩（844）的顶端一体形成有圆柱管，所述承接盘（843）的底面开设有缓冲槽，所述缓冲槽的大小和圆柱管的大小相适配，所述缓冲装置（842）包括顶柱和底柱，所述顶柱的顶面固定安装在承接盘（843）的底面，所述底柱的底端固定安装在六角盘（841）的顶面，所述顶柱活动套接在底柱的内部，底柱的内部设有液压阻尼系统。

2.根据权利要求1所述的低位错INP单晶生长设备，其特征在于：所述加热装置（3）的内壁固定安装有导热板（31），所述导热板（31）的材质设置为铜，所述底盘（5）的内部设置为真空结构。

3.根据权利要求1所述的低位错INP单晶生长设备，其特征在于：所述承接盘（843）的侧面贴合在坩埚壁（81）的内壁，所述六角盘（841）的底面固定安装在坩埚壁（81）内壁的底面。