CN203007472U - 长晶炉 - Google Patents
长晶炉 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203007472U CN203007472U CN 201320040701 CN201320040701U CN203007472U CN 203007472 U CN203007472 U CN 203007472U CN 201320040701 CN201320040701 CN 201320040701 CN 201320040701 U CN201320040701 U CN 201320040701U CN 203007472 U CN203007472 U CN 203007472U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crucible
- resistance furnace
- heat exchanger
- vacuum resistance
- cooling gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种保证生成的晶体缺陷少、使用方便的长晶炉。本长晶炉,包括真空电阻炉,在真空电阻炉的底部设置有一热交换器,热交换器内具有与用于通入冷却介质的冷却介质流道;用于通入冷却气体的冷却气体管伸入到真空电阻炉的底部;坩埚置于热交换器的顶端,坩埚底部中心与热交换器顶端中心相重合。
Description
技术领域
本实用新型涉及长晶炉,具体地说,是一种蓝宝石长晶炉。
背景技术
一般制备蓝宝石的方法是,采用直拉晶棒制备方法。具体地说,其步骤a)、加料:将蓝宝石原料放入石英坩埚内;b)、融化:把加好原料的石英坩埚放入长晶炉(真空石墨电阻炉)内,然后长晶炉关闭并抽成真空后充入惰性气体,然后打开石墨加热器电源,加热至熔化温度以上,将蓝宝石原料熔化;c)、缩颈生长:当熔体的温度稳定之后,将籽晶慢慢浸入坩埚中,将籽晶快速向上提升,使长出的籽晶的直径缩小到4-6mm;d)、放肩生长:长完细颈之后,须降低温度与拉速,使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小;e)、等径生长:长完细颈和肩部之后,借着拉速与温度的不断调整,可使晶棒直径维持在正负2mm 之间,这段直径固定的部分即称为等径部分;f)、尾部生长:在长完等径部分之后,必须先将晶棒的直径慢慢缩小,直到成一尖点而与液面分开,长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出,即完成一次生长周期。在缩颈生长、放肩生长、等径生长、尾部生长的过程中,晶棒与坩埚要相对转动。一般是把坩埚放置在一个在传动机构带动下转动的转盘上,使得转盘带动坩埚绕晶棒的轴线转动而晶棒不动。由于晶体生长时,由于坩埚转动而产生熔体涡流,熔体固液界面上温度和浓度的波动大,晶体产生的缺陷多。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种保证生成的晶体缺陷少、使用方便的长晶炉。
本长晶炉,包括真空电阻炉,在真空电阻炉的底部设置有一热交换器,热交换器内具有与用于通入冷却介质的冷却介质流道;用于通入冷却气体的冷却气体管伸入到真空电阻炉的底部;坩埚置于热交换器的顶端,坩埚底部中心与热交换器顶端中心相重合。
本实用新型的有益效果:使用时,把籽晶和需要熔化蓝宝石原料置于坩埚内,其中籽晶要放在坩埚底部的中心处。当真空电阻炉(真空电阻炉属于现有设备)开始升温,坩埚内的原料被加热熔化的同时,使冷却介质流经热交换器,通过热交换器对籽晶冷却,使籽晶不会熔化。当冷却介质流量逐渐加大后,则从熔体带走的热量亦相应增加,使籽晶逐渐长大。通过冷却气体管通入冷却气体,用于长晶阶段降温。调节冷却气体的流量就可控制长晶炉内的温度,使得晶体生长在温度梯度场中进行。这样,通过控制冷却介质流量和冷却气体流量,最终使整个坩埚内的熔体全部凝固。
本长晶炉的主要优点如下:1)晶体生长时,坩埚、晶体和加热区都不移动,这就消除了由于机械运动而产生的熔体涡流,调节冷却气体的流量就可控制长晶炉内的温度,使得晶体生长在温度梯度场中进行,抑制了熔体的涡流和对流,可以消除固液界面上温度和浓度的波动,以避免晶体造成过多的缺陷。2)刚生长出来的晶体被熔体所包围,这样就可以控制它的冷却速率,以减少晶体的热应力及由此产生的开裂和位错等缺陷。同时,也可以长出与坩埚形状和尺寸相仿的单晶。
为了精确控制真空电阻炉的功率、调节熔体温度,上述的长晶炉,它包括用于控制真空电阻炉的加热功率的控制器,用于检测真空电阻炉内温度的温度传感器,温度传感器的输出接控制器。
上述的长晶炉,真空电阻炉的加热元件为石墨制成的环形加热元件,坩埚位于环形加热元件的中心;冷却气体管的出口位于坩埚与环形加热元件的真空电阻炉的底部。
上述的长晶炉,冷却气体和冷却介质均为氦气。
附图说明
图1是长晶炉的示意图。
图2是坩埚、热交换器、籽晶等示意图。
具体实施方式
参见图1、2所示的长晶炉,包括属于现有技术的真空石墨电阻炉1。真空石墨电阻炉主要包括炉壳11,在炉壳内有隔热材料12。在炉壳11上设置有真空泵15和两个温度传感器16。真空石墨电阻炉的炉腔内部有石墨制成的石墨加热器(环形加热元件)13。真空电阻炉底部14的中心设置有一钨钼制成的热交换器2,热交换器内具有与供氦气流过的冷却介质流道21。坩埚3位于环形加热元件的中心部,其底部与热交换器的顶面接触,且坩埚底部中心与热交换器顶面中心相重合。冷却坩埚的冷却气体管4穿过真空电阻炉底部14,冷却气体管4上部的冷却气体出口位于坩埚3与石墨加热器13之间。冷却气体管4下部的冷却气体入口与氦气源(未示出)相通。温度传感器16的输出接控制真空电阻炉加热功率的控制器17。
长晶炉就是在真空石墨电阻炉的底部装上一个钨钼制成的热交换器,内有冷却氦气流过。把装有原料的坩埚放在热交换器的顶端,坩埚与热交换器两者中心互相重合,而籽晶5置于坩埚底部的中心处。通过真空泵对真空石墨电阻炉抽真空后,通过石墨加热器13进行加热升温。当坩埚内的原料被加热熔化以后,此时,由于氦气流经热交换器冷却,使籽晶不会熔化,当氦气流量逐渐加大后,则从熔体带走的热量亦相应增加,使籽晶逐渐长大。最后使整个坩埚内的熔体全部凝固。整个晶体生长过程分两个阶段进行,即成核阶段和生长阶段。本真空电阻炉的底部开有两路通入冷却气体的冷却气体的管路,一路用来冷却籽晶,确保籽晶不被融化掉,另一路用于长晶阶段降温。晶体生长的驱动力来自固液界面上的温度梯度。通过调节石墨加热器的功率,可达到调节熔体温度的目的。而晶体的热量可通过热交换器的氦气的流量带走。因此,在生长过程中,晶体的生长界面上可以建立起所需要的温度梯度。
这种方法的主要优点如下:
1)晶体生长时,坩埚、晶体和加热区都不移动,这就消除了由于机械运动而产生的熔体涡流,控制热交换器的温度,使晶体生长在温度梯度场中进行,抑制了熔体的涡流和对流,可以消除固液界面上温度和浓度的波动,以避免晶体造成过多的缺陷。
2)刚生长出来的晶体被熔体所包围,这样就可以控制它的冷却速率,以减少晶体的热应力及由此产生的开裂和位错等缺陷。同时,也可以长出与坩埚形状和尺寸相仿的单晶。
Claims (4)
1.长晶炉,包括真空电阻炉,其特征是:在真空电阻炉的底部设置有一热交换器,热交换器内具有与用于通入冷却介质的冷却介质流道;用于通入冷却气体的冷却气体管伸入到真空电阻炉的底部;坩埚置于热交换器的顶端,坩埚底部中心与热交换器顶端中心相重合。
2.如权利要求1所述的长晶炉,其特征是:它包括用于控制真空电阻炉的加热功率的控制器,用于检测真空电阻炉内温度的温度传感器,温度传感器的输出接控制器。
3.如权利要求1所述的长晶炉,其特征是:真空电阻炉的加热元件为石墨制成的环形加热元件,坩埚位于环形加热元件的中心;冷却气体管的出口位于坩埚与环形加热元件的真空电阻炉的底部。
4.如权利要求1-3任一所述的长晶炉,其特征是:冷却气体和冷却介质均为氦气。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201320040701 CN203007472U (zh) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | 长晶炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201320040701 CN203007472U (zh) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | 长晶炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN203007472U true CN203007472U (zh) | 2013-06-19 |
Family
ID=48599084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201320040701 Expired - Fee Related CN203007472U (zh) | 2013-01-25 | 2013-01-25 | 长晶炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN203007472U (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104651934A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-05-27 | 洛阳市西格马炉业有限公司 | 一种节能型蓝宝石晶体生长炉 |
CN106757312A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 无锡市蓝德光电科技有限公司 | 一种硅单晶提拉炉 |
CN107541776A (zh) * | 2017-08-14 | 2018-01-05 | 同济大学 | 一种大尺寸氧化镓单晶的生长设备及方法 |
-
2013
- 2013-01-25 CN CN 201320040701 patent/CN203007472U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104651934A (zh) * | 2014-10-17 | 2015-05-27 | 洛阳市西格马炉业有限公司 | 一种节能型蓝宝石晶体生长炉 |
CN104651934B (zh) * | 2014-10-17 | 2017-12-01 | 洛阳西格马炉业股份有限公司 | 一种节能型蓝宝石晶体生长炉 |
CN106757312A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 无锡市蓝德光电科技有限公司 | 一种硅单晶提拉炉 |
CN107541776A (zh) * | 2017-08-14 | 2018-01-05 | 同济大学 | 一种大尺寸氧化镓单晶的生长设备及方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103103604B (zh) | 大尺寸c向蓝宝石晶体制造方法 | |
CN101319366B (zh) | 多晶硅铸锭炉自动控制系统及方法 | |
CN104651935B (zh) | 一种坩埚上升法制备高品质蓝宝石晶体的方法 | |
CN102051674B (zh) | 单晶锭制造装置 | |
CN104651934B (zh) | 一种节能型蓝宝石晶体生长炉 | |
CN102383187B (zh) | 一种蓝宝石单晶生长方法 | |
CN103060901B (zh) | 导模法生长多条晶体的制备工艺 | |
CN105442037A (zh) | 一种高速单晶生长装置 | |
CN103849928A (zh) | 一种多片式导模法蓝宝石晶片生长工艺 | |
CN203007472U (zh) | 长晶炉 | |
CN202989351U (zh) | 基于多加热器的铸锭炉热场结构 | |
CN106435714A (zh) | 一种多晶硅溶液液面距定位方法 | |
CN111733448B (zh) | 锑化铟晶体生长过程中放肩形貌的调节装置及调节方法 | |
CN105803515A (zh) | 一种vgf砷化镓单晶生长新工艺 | |
CN104099660A (zh) | 大公斤数蓝宝石晶体的旋转扩肩稳定拉升法 | |
CN104250852A (zh) | 蓝宝石晶体生长装置及生长方法 | |
CN106757312A (zh) | 一种硅单晶提拉炉 | |
CN113136619B (zh) | 一种同轴对准装置 | |
CN102234836B (zh) | 直拉硅单晶炉装置及硅单晶拉制方法 | |
CN106894082A (zh) | 单晶硅生长炉 | |
CN103320857B (zh) | 一种蓝宝石晶体的生长方法及设备 | |
CN105648521B (zh) | 一种晶体生长方法和设备 | |
CN203923452U (zh) | 一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备 | |
CN204959080U (zh) | 一种温控蓝宝石生长炉 | |
CN105401211B (zh) | 拉制c轴蓝宝石单晶长晶炉及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130619 Termination date: 20200125 |