CN201411510Y - 一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体 - Google Patents

一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体 Download PDF

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左洪波
杨鑫宏
宋波
王玉平
王天成
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Abstract

本实用新型提供了一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体。它包括两个铜半环、纵向钨棒和横向钨棒，两个铜半环与单晶炉电极相连接，六组纵向钨棒分别通过钼螺栓固定在铜半环上，固定在同一个铜半环上的钨棒相互之间用两组横向钨棒连接在一起，横向钨棒与纵向钨棒通过钨丝连接绑紧。本实用新型发热体具有热量供给均匀，温场分布均匀稳定等特点，而且其内部温度场分布为底部温度高于上端温度，边缘温度高于中心温度，非常适合于冷心放肩微量提拉法生长大尺寸蓝宝石单晶。结合冷心放肩微量提拉法的要求，本实用新型发热体还应具备其它特点：其内部温度场分布为底部温度高于上端温度，边缘温度高于中心温度。

Description

一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体
(一)技术领域
本实用新型涉及一种电阻发热体，具体地说是一种用于蓝宝石单晶生长炉的能够形成适合于蓝宝石单晶生长所需温场条件的鸟笼状电阻发热体。
(二)背景技术
晶体生长通常采用的加热方式有射频加热、电子辐射加热、电阻加热、气体燃烧加热、激光和电弧等方式。在选择加热方式时，既要考虑到所生长晶体的物理化学性质，又要考虑晶体生长的方式，例如焰熔法只能采用气体燃烧的加热方式，而电子辐射加热只能在真空条件下进行。总体来说加热方式可以分为两类：无辐射加热(如气体火焰加热、电阻加热、等离子加热等)和辐射加热(电子辐射、激光)。在各种加热方式中，电阻加热由于加工工艺简单、易控制，以及工作稳定而成为普遍使用的一种方法。对于电阻加热，最基本的要求是高温使用条件下的稳定性，否则温度的波动给晶体生长的平衡系统带来致命的影响，导致晶体生长的失败。
常用的电阻式加热体通常为上下开口的圆柱形结构，该结构因上下端不封闭，制造工艺简单而得到了广泛应用，但也因上下两端无热量供给而造成晶体生长体系温场的不均匀。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可供冷心放肩微量提拉法制备大尺寸蓝宝石，具备热量供给均匀，温场分布均匀稳定等特点的用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括两个铜半环、纵向钨棒和横向钨棒，两个铜半环与单晶炉电极相连接，六组纵向钨棒分别通过钼螺栓固定在铜半环上，固定在同一个铜半环上的钨棒相互之间用两组横向钨棒连接在一起，横向钨棒与纵向钨棒通过钨丝连接绑紧。
本实用新型还有这样一些技术特征：
1、所述的两个铜半环内部设置有螺纹孔，铜半环内径为300～500mm；
2、所述的六组纵向钨棒采用金属钨制成，每组钨棒数量为3～8根，直径为4～8mm；
3、所述的横向钨棒采用金属钨制成，每组钨棒数量为2根，钨棒直径为4～8mm。
本实用新型是一种用于冷心放肩微量提拉法生长大尺寸蓝宝石的单晶炉的鸟笼状发热体。该发热体具有热量供给均匀，温场分布均匀稳定等特点，而且其内部温度场分布为底部温度高于上端温度，边缘温度高于中心温度，非常适合于冷心放肩微量提拉法生长大尺寸蓝宝石单晶。
本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型采用密集排布鸟笼式电阻加热体，有利于温场分布的均匀和稳定，保证热量供给的均匀性。
2.本实用新型采用金属钨做为加热电阻，由于钨的熔点高，高温下挥发很少，而且其挥发物在抽真空时可以被抽至炉外，不会在晶体生长过程中进入系统，对蓝宝石晶体生长影响极小。
3.由于加热体底部钨棒排列较上端密集，可有效保证单晶炉内的温度场分布为底部温度高于上端温度，边缘高于中心位置，从而获得凸向熔体的固/液界面，从而保证了晶体生长的稳定性。
4.本实用新型加热体采用六组钨棒交叉密集排列，在实际晶体生长中，发明人发现即使在工作过程中有1～2根钨棒发生断裂，也不会对整个温场造成很大影响，从而仍然能够保证大尺寸蓝宝石晶体生长的顺利进行。
与现有技术相比，本实用新型采用一个简单的发热体设计即可得到生长大尺寸蓝宝石单晶生长炉的稳定温场分布，能够提供生长大尺寸蓝宝石单晶所需的温场条件。本实用新型成本低廉、设备简单、易于推广。
(四)附图说明
图1为本实用新型的第一种具体实施方式示意图；
图2为本实用新型的第二种具体实施方式示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型作更详细的描述：
实施例1：
结合图1，本实施例包括两个铜半环3、纵向钨棒1和横向钨棒5，两个铜半环与单晶炉电极相连接，每组3根共六组直径为4mm的纵向钨棒1分别通过钼螺栓2固定在两个内径为320mm的铜半环3(铜半环通过螺栓4固定在单晶炉的电极上)上，固定在同一个铜半环上的纵向钨棒相互之间用两组直径为4mm的横向钨棒5连接在一起，横向钨棒5与纵向钨棒1通过钨丝6连接绑紧。这种发热体适合于于生长直径240mm的蓝宝石单晶。
实施例2：
结合图2，本实施例包括两个铜半环3、纵向钨棒1和横向钨棒5，两个铜半环与单晶炉电极相连接，每组4根共六组直径为5mm的纵向钨棒1分别通过钼螺栓2固定在两个内径为420mm的铜半环3(铜半环通过螺栓4固定在单晶炉的电极上)上，固定在同一个铜半环上的纵向钨棒相互之间用直径为5mm的两组横向钨棒5连接在一起，横向与纵向钨棒通过钨丝6连接绑紧。这种发热体适合于于生长直径300mm的蓝宝石单晶。

Claims (4)

1、一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体，它包括两个铜半环、纵向钨棒和横向钨棒，其特征在于两个铜半环与单晶炉电极相连接，六组纵向钨棒分别通过钼螺栓固定在铜半环上，固定在同一个铜半环上的钨棒相互之间用两组横向钨棒连接在一起，横向钨棒与纵向钨棒通过钨丝连接绑紧。
2、根据权利要求1所述的一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体，其特征在于所述的两个铜半环内部设置有螺纹孔，铜半环内径为300～500mm。
3、根据权利要求2所述的一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体，其特征在于所述的六组纵向钨棒采用金属钨制成，每组钨棒数量为3～8根，直径为4～8mm。
4、根据权利要求3所述的一种用于大尺寸蓝宝石单晶生长炉的鸟笼状电阻发热体，其特征在于所述的横向钨棒采用金属钨制成，每组钨棒数量为2根，钨棒直径为4～8mm。
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