CN202297877U - 长晶炉加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种长晶炉加热装置。所述长晶炉加热装置在其炉体热场的坩埚外缘环设有至少二层的加热元件，且所述加热元件呈纵横向网状交叉设置。本实用新型所提供的长晶炉加热装置，所述加热元件为至少两层时，各层加热元件高度由内层向外层递增，以提供坩埚更集中及更精确的加热温度；所述加热元件为耐高温金属构成，以提供长晶炉所需高温；所述加热元件外缘设有相对于坩埚外形设置，由导热耐火材料构成的导热层，以环设于坩埚外缘，而构成发热体，发热体内缘形成加热空间，发热元件对导热层加热，而令发热体发热，具有避免加热元件碰撞损坏及能控制坩埚受热温度的功效。

Description

长晶炉加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种长晶炉加热装置，属于人工晶体成长技术领域。

背景技术

氧化物人工晶体在现代科技产品的运用中十分重要；以单晶蓝宝石晶体运用于光电产业的发光二极管(LED)为例，氮化镓(GaN)的材料研究也已超过二十年，但一直因为没有晶格常数配合的基板(Substrate)，所以晶体生长不好，并且p型氮化镓不易制成，所以进展缓慢；这些问题一直到1983年，日本的田贞史博士(S.Yoshida)等人用氮化铝(AlN)在蓝宝石(Sapphire)基板上先用高温生长作为缓冲层，再在其上生长氮化镓时，结晶较好；之后，名古屋大学的赤崎勇教授(I.Akasaki)等人发现以有机金属气相沉积法(MOCVD或OMVPE)均匀地在低温(约600℃) 生长一层薄的氮化铝，再在其上以高温(约1000℃左右) 生长氮化镓可以得到像镜面的材料。1991年，日亚公司(Nichia Co.)研究员中村修二(S.Nakamura)改用非晶体氮化镓以低温先生长作为缓冲层(Buffer Layer)，再以高温生长氮化镓时，也得到镜面般平坦的膜。另一个如何制备p-GaN的问题也获得突破，1989年，赤崎勇教授等人首先将镁(Mg)掺杂在氮化镓里使其生长，长成后进行电子束照射得到p型氮化镓，后来日亚公司的中村修二发现电子束不过是使氮化镓的温度升高，使Ma-H中的氢分离，而镁被活性化产生低阻抗的氮化镓，他发现如果以700℃左右的热退火也可将氢赶走，使镁活性化而完成p型的工作。利用以上二个发现，日亚公司1993年宣布成功开发光度一烛光(Cd)的GaN蓝光发光二极管(LED)，寿命长达数万小时。此消息发表后，立刻引起全世界的注意，目前全球各地已有很多团体在研究此类材料的制造、性质及应用。

再者，由于蓝宝石基板（氧化铝单晶）的晶格与氮化镓非常接近，是非常合适的基板材料，故蓝宝石基板的生长技术也就格外重要。生产蓝宝石基板主要的关键技术在于2050℃高温中将氧化铝粉末熔化及生长晶体。本实用新型发明人先前提出蓝宝石长晶方法(2008年06月03日公告的第7381266号美国专利)，其主要是将氧化铝（Al2O3）粉末经研磨至超微粉体颗粒，再经去芜存菁提纯至99.999﹪以上、喷雾造粒、添加有机粘结剂、压模、进真空特高温炉先预烧成半熟氧化铝块后，再加热至熔融状态，直至长晶完成并固化、冷却、收缩成单晶蓝宝石，具有节省单晶蓝宝石长晶时间、成本较低、晶体质量和尺寸不受限制，且质量能满足光学、半导体、通讯等元件的高性能要求等功效。常用的人工晶体成长炉，其热场 (hot－zone)是指构成生长炉真空室内晶体生长所需要的适当热及气体流条件所用的装备，一般热场包括（例如）盛装熔液所用的坩埚、一或数个不同形式的加热器以及环绕坩埚及加热器而设的热绝缘体中的加热器，相对于坩埚呈纵向或者横向设置，不能集中及精确地控制加热温度为其缺点，此缺点也是业界亟待克服的难题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种长晶炉加热装置。

为了达成上述目的，本实用新型提供一种长晶炉加热装置，所述长晶炉加热装置在其炉体热场的坩埚外缘环设有至少一层的加热元件，且所述加热元件呈纵横向网状交叉设置。

作为优选方案，其中所述加热元件为至少两层时，各层加热元件的高度由内层向外层递增。

作为优选方案，其中所述加热元件为由耐高温金属构成的元件。

作为优选方案，其中所述加热元件的外缘环设有相对于坩埚外形设置而由导热耐火材料构成的导热层。

本实用新型所提供的长晶炉加热装置，所述各层加热元件高度由内层向外层递增，以提供坩埚更集中及更精确的加热温度；所述加热元件为耐高温金属构成，以提供长晶炉所需高温；所述加热元件外缘设有相对于坩埚外形设置，由导热耐火材料构成的导热层，以环设于坩埚外缘，而构成发热体，发热体内缘形成加热空间，发热元件对导热层加热，而令发热体发热，具有避免加热元件碰撞损坏及能控制坩埚受热温度的功效。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体图；

图2为本实用新型实施例的剖面图；

图3为本实用新型实施例的发热体剖面图。

【主要元件符号说明】

坩埚-1；

加热元件-2；导热层-21；发热体-22；加热空间-23。

具体实施方式

为达成本上述的各项目的以及功效，下面将结合实施例和附图说明如后，使得本领域的普通技术人员根据以下所述能够实施本实用新型。

首先，请参阅图1所示，由图可知本实用新型主要是在其炉体热场的坩埚1外缘环设至少一层的加热元件2（图1实施例为三层加热元件2），加热元件2呈纵横向网状交叉设置，请参阅图2所示，所述加热元件2为至少两层时，各层加热元件2高度由内层向外层递增（图2实施例为七层加热元件2，各层加热元件2高度由内层向外层递增），如此借以提供坩埚1更集中及更精确的加热温度。

本实用新型所述加热元件2为耐高温金属构成，以提供长晶炉长晶时所需的高温环境。

请参阅图3所示，本实用新型所述加热元件2外缘设有相对于坩埚1外形设置而由导热耐火材料构成的导热层21，以环设于坩埚1外缘而构成发热体22，发热体22内缘为加热空间23，由于加热元件2对导热层21加热，导热层21吸收加热元件2的热，再均匀地释放出来，即可使发热体22均匀发热，具有避免加热元件2碰撞损坏及能控制坩埚1受热温度的功效。

如此即可达到本实用新型的设计目的。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限制本实用新型的范围，故举凡本领域的普通技术人员运用本实用新型说明书及权利要求书所作的等效结构变化，皆应同理应包括于本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (4)

1.一种长晶炉加热装置，其特征在于，所述长晶炉加热装置在其炉体热场的坩埚外缘环设有至少一层的加热元件，且所述加热元件呈纵横向网状交叉设置。

2.如权利要求1所述的长晶炉加热装置，其特征在于，所述加热元件为至少两层时，各层加热元件的高度由内层向外层递增。

3.如权利要求1所述的长晶炉加热装置，其特征在于，所述加热元件为由耐高温金属构成的元件。

4.如权利要求1所述的长晶炉加热装置，其特征在于，所述加热元件的外缘环设有相对于坩埚外形设置而由导热耐火材料构成的导热层。

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