CN202936515U - 泡生法晶体生长炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泡生法晶体生长炉，包括炉体，炉体内的上、下热屏及侧面热屏，以及水冷电极和加热棒，位于炉体两侧与水冷电极相连接的加热棒弯折呈“S”型，使水冷电极向外移动，避免来自炉膛内的高温辐射，同时便于在加热棒上部增加保温屏，提高保温效果保温。本实用新型的有益效果为：位于炉体两侧与水冷电极相连接的加热棒弯折呈“S”型，使水冷电极向外侧移动，从而水冷电极不再直接暴露于上热屏与侧面热屏之间的缝隙之中，使加热棒的辐射损耗将大大减少，由于水冷电极外移，且上热屏设置在水冷电极的侧面，增加保温，也会降低能耗。

Description

泡生法晶体生长炉

技术领域

本实用新型涉及一种晶体生长炉，具体涉及一种泡生法晶体生长炉。

背景技术

α-Al2O3单晶(俗称蓝宝石)具有与LED发光半导体氮化镓相似的晶体结构，其相对较低的制备成本及优良的加工性能使其成为当前LED芯片制造时用量最大的衬底材料，蓝宝石晶体的制备方法很多，如从熔体中生长蓝宝石晶体的提拉法、温度梯度法和热交换法等。泡生法具有工艺稳定性好、缺陷密度低、制备大尺寸晶体潜力大的特点，成为生产LED衬底级蓝宝石单晶的首选方案。

泡生法适合于生长同成分熔化的化合物或用于生长含某种过量组份的晶体。该种方法是将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长。为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔点的温度，晶体可以旋转，也可以不旋转。也可以缓慢的或者分阶段的上提晶体，以便扩大散热面。该方法的最大优点是晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚接触，这就大大减小了晶体的热应力。

泡生法晶体生长炉常用于蓝宝石晶体生长。如图1所示，晶体生长炉由水冷电极1，加热棒2，上热屏3，侧面热屏4，坩埚5，坩埚支撑6，下热屏7和底座8组成。其加热方式是电流通过一个水冷电极1传到至加热棒上，然后从另一个水冷电极流出。钨棒与水冷电极直接连接。通常上热屏和侧面热屏由钨或钼材料做成。它们必须与加热棒保持一定距离形成缝隙，否则会造成电流短路和放电打火。由于水冷电极正好置于缝隙上方，大量的热能通过辐射的方式被水冷电极带走。

因此，亟需一种能够减少热能流失的泡生法晶体生长炉中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种泡生法晶体生长炉，以解决现有技术中的加热棒由于直接与水冷电极连接，而水冷电极设置于缝隙上方，致使加热棒的热能通过缝隙以辐射的方式散出造成热能浪费的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种泡生法晶体生长炉，包括炉体，在炉体上设有水冷电极；所述炉体内安装有上、下热屏以及侧面热屏，底座之上固定有坩埚支撑，坩埚支撑上固定安装有坩埚，上热屏置于炉体内的坩埚之上，下热屏位于底座之上，加热棒与水冷电极连接，加热棒位于侧面热屏和坩埚之间，位于炉体两侧与水冷电极相连接的加热棒弯折呈“S”型。

优选地，所述水冷电极设置在上热屏的侧面。

优选地，所述加热棒的组合安装结构可以为整体式，即一组加热棒从水冷电极的一端深入炉体底部，再连接至水冷电极的另一端。

优选地，所述加热棒的组合安装结构还可以为分立式，各组加热棒分别从水冷电极的一端深入至炉体底部，再连接到相邻的水冷电极上。

优选地，所述上热屏的上部设置有隔热板。

本实用新型的有益效果为：位于炉体两侧与水冷电极相连接的加热棒弯折呈“S”型，使水冷电极向外侧移动，从而水冷电极不再直接暴露于上热屏与侧面热屏之间的缝隙之中，使加热棒的辐射损耗将大大减少，由于水冷电极外移，且上热屏设置在水冷电极的侧面，增加保温，也会降低能耗；由于所述上热屏的上部设置有隔热板，更加使得水冷电极有效地避开直接的热辐射，使蓝宝石晶体能够更好地生长。

附图说明

图1为现有技术中的一种晶体生长炉的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式1提供的一种泡生法晶体生长炉的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式1提供的泡生法晶体生长炉的加热棒整体式安装结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型具体实施方式1提供的泡生法晶体生长炉的加热棒分立式安装结构示意图；

图6为图5的俯视图。

图中：

1、水冷电极；2、加热棒；3、上热屏；4、侧面热屏；5、坩埚；6、坩埚支撑；7、下热屏；8、底座。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案，如图1至图6所示，一种蓝宝石晶体生长炉，它包括炉体，在炉体上设有水冷电极1；所述炉体内安装有上、下热屏3、7以及侧面热屏4，底座8之上固定有坩埚支撑6，坩埚支撑6上固定安装有坩埚5，上热屏3置于炉体内的坩埚5之上，下热屏7位于底座8之上，加热棒2与水冷电极1连接，加热棒2位于侧面热屏4和坩埚5之间，水冷电极1设置在上热屏3的侧面。

炉体热场的设计思想是使炉膛内温度分布在轴线上呈现上低下高、在径向呈现内低外高的状态：①加热元件采用钨材料，编织成笼体结构；②保温材料则在厚度和结构上保障炉膛内下部和周边的保温，而上部相对开放：③位于轴心的坩埚支撑向下导热，尤其是上部水冷籽晶杆热交换器向上导热则是保障轴心温度相对较低的关键。

晶体的持续性生长单靠加大籽晶杆热交换器冷却效率是远远不够的(过低的温度可能反而会导致晶体中产生热应力使晶体易于开裂)，还需同时调节炉子的加热功率，使坩埚壁温度分布与晶体在轴向向下生长的速度相适应。

为了符合上述设计理念的要求，本实用新型将位于炉体两侧与水冷电极1相连接的加热棒2弯折呈“S”型，使加热棒2与水冷电极1相接，使水冷电极1向外侧移动，从而水冷电极不再直接暴露于上热屏与侧面热屏之间的缝隙之中，使加热棒的辐射损耗将大大减少，这样的结构让水冷电极1有效地避开了直接的热辐射，因为被辐射物体越冷，吸热越多。在上热屏3的上部（也就是缝隙上部）增设隔热板，相当于在缝隙上面增加保温，使蓝宝石晶体能够更好地生长。

如图3至图4所示，所述加热棒2的组合安装结构可以为整体式，即一组加热棒2从水冷电极1的一端深入炉体底部，再连接至水冷电极1的另一端，加热棒2围绕在炉体周围，为炉体提供热场。

如图5至图6所示，所述加热棒2的组合安装结构还可以为分立式，即各组加热棒2分别从水冷电极1的一端深入至炉体底部，再接入到相邻的水冷电极1上。多组加热棒2围绕在炉体的周围，为炉体提供热场。

以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种泡生法晶体生长炉，包括炉体，在炉体上设有水冷电极；所述炉体内安装有上、下热屏以及侧面热屏，底座之上固定有坩埚支撑，坩埚支撑上固定安装有坩埚，上热屏置于炉体内的坩埚之上，下热屏位于底座之上，加热棒与水冷电极连接，加热棒位于侧面热屏和坩埚之间，其特征在于：位于炉体两侧与水冷电极相连接的加热棒弯折呈“S”型。

2.如权利要求1所述的一种泡生法晶体生长炉，其特征在于：所述水冷电极设置在上热屏的侧面。

3.如权利要求1所述的一种泡生法晶体生长炉，其特征在于：所述加热棒的组合安装结构可以为整体式，即一组加热棒从水冷电极的一端深入炉体底部，再连接至水冷电极的另一端。

4.如权利要求1所述的一种泡生法晶体生长炉，其特征在于：所述加热棒的组合安装结构还可以为分立式，即各组加热棒分别从水冷电极的一端深入至炉体底部，再连接到相邻的水冷电极上。

5.如权利要求1所述的一种泡生法晶体生长炉，其特征在于：所述上热屏的上部设置有隔热板。

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