CN205529148U - 一种新型石墨坩埚 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型石墨坩埚，该石墨坩埚包括坩埚本体，在所述坩埚本体的顶部开口端扣合有坩埚盖，装有氮化铝原料的内层坩埚置于石墨坩埚内，靠近所述开口端的坩埚本体的内侧壁嵌置有能够从开口端取出的石墨环，坩埚本体内侧的底部中心设置有圆形的凹槽，所述凹槽的内径从上至下逐渐变小，其中，凹槽槽底的内径与所述内层坩埚的外径相匹配。本实用新型的石墨坩埚方便内层坩埚的取放，也方便内层坩埚放入石墨坩埚的定位，使内层坩埚位于中心处受热更加均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶体生长设备的技术领域，尤其是一种供氮化铝单晶生长的石墨坩埚。
背景技术
氮化铝晶体属于Ⅲ-Ⅴ半导体材料，是第三代宽禁带半导体材料，其直接禁带宽度为6.2eV，并具有高的热导率和化学稳定性，在高温、高频、高功率器件及紫外光电子器件等领域具有很好的应用前景；其和Ga、In可形成连续固溶体，该可制备具有带隙宽度可调节的晶体材料；又氮化铝单晶是氮化镓外延生长的理想衬底，所以氮化铝单晶具有很好的市场应用价值。
在氮化铝体单晶生长实验中，主要用到的设备有感应炉和耐高温材料电阻炉，在使用感应炉加热时，主要涉及两种坩埚，一种坩埚主要是起发热作用，该坩埚一般为石墨材质；另外一种坩埚是盛放氮化铝原料，在单晶生长中，对与氮化铝原料直接接触的坩埚材料有严格要求，尽量减少其元素成分对氮化铝单晶的污染，此类型坩埚主要有钨坩埚、碳化钽坩埚、氮化硼坩埚等，目前在感应炉加热系统中多采用碳化钽坩埚。
在使用感应加热中，一般是石墨坩埚和碳化钽坩埚配合使用，而碳化钽坩埚的坩埚盖和坩埚体不是螺纹配合的，这给向石墨坩埚中放取碳化钽坩埚带来了一定的难度，此给氮化铝单晶生长实验带来了不便。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种在氮化铝体单晶生长中使用的新型石墨坩埚。
为实现上述目的本实用新型一种新型石墨坩埚，该石墨坩埚包括坩埚本体，在所述坩埚本体的顶部开口端扣合有坩埚盖，装有氮化铝原料的内层坩埚置于石墨坩埚内，靠近所述开口端的坩埚本体的内侧壁嵌置有能够从开口端取出的石墨环，坩埚本体内侧的底部中心设置有圆形的凹槽，所述凹槽的内径从上至下逐渐变小，其中，凹槽槽底的内径与所述内层坩埚的外径相匹配。
进一步，所述石墨环靠近所述坩埚本体的开口端附近周向分布有若干个孔。
进一步，在所述石墨环上设置的孔的数量不少于两个。
进一步，所述凹槽的深度为1-10mm。
进一步，所述凹槽的锥度在90°-170°。
进一步，所述石墨环的厚度在1-30mm。
进一步，所述石墨环的高度在1-100mm。
进一步，所述孔的位置距坩埚本体的开口端1-30mm，包括通孔或盲孔。
进一步，所述孔的深度为1-30mm。
进一步，所述内层坩埚为钨坩埚、碳化钽坩埚或氮化硼坩埚。
本实用新型的一种新型石墨坩埚，该坩埚主要有坩埚盖、石墨环、坩埚本体构成。坩埚本体的底部内侧设计有凹槽，凹槽槽底内径大小与内置的内层坩埚的外径相匹配，凹槽槽口略大，呈倒“圆锥台”形状，该凹槽主要起限制定位作用，以确保置于坩埚本体内的内层坩埚的外壁距离坩埚本体内壁的间隙长度一致；在坩埚本体内侧上半部分，去掉一定厚度的内壁，在该位置内嵌安装石墨环，石墨环主要是方便实现向坩埚本体中装卸内层坩埚，在内嵌石墨环靠近上沿位置，均匀分布一定数量的小孔，以方便实现该内嵌石墨环的装卸。该新型石墨坩埚适合在单晶生长过程中推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的新型石墨坩埚的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为图1中B处的局部放大示意图；
其中，1坩埚盖、2孔、3石墨环、4坩埚本体、5内层坩埚、6凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示一种新型石墨坩埚，该石墨坩埚包括：坩埚本体4，在坩埚本体4的顶部开口端扣合有坩埚盖1，装有氮化铝原料的内层坩埚5置于石墨坩埚内，内层坩埚5为钨坩埚、碳化钽坩埚或氮化硼坩埚，碳化钽坩埚为优选。
在靠近开口端的坩埚本体4的内侧壁嵌置有石墨环3，石墨环3能够从开口端取出，石墨环3的厚度在1-30mm、高度在1-100mm。在石墨环3靠近坩埚本体4的开口端附近周向分布有若干个孔2，孔2的位置距坩埚本体4的开口端1-30mm，包括通孔或盲孔，孔2的深度为1-30mm、数量不少于两个。
坩埚本体4内侧的底部中心设置有圆形的凹槽6，凹槽6的内径从上至下逐渐变小，其中，凹槽6的槽底的内径与内层坩埚5的外径相匹配，凹槽6的深度为1-10mm、锥度在90°-170°。
进行晶体生长时按如下步骤操作：
1.卷保温毡筒。依照加热线圈和温场要求，剪裁出尺寸合适石墨毡层，卷出松紧合适的毡筒，在卷毡筒时，需要将石墨坩埚一并卷入，将处理好的石墨毡筒放置于加热线圈中。
2.装料。在称量一定量的氮化铝原料，置于碳化钽坩埚内，盖上碳化钽坩埚盖。
3.装坩埚。先将石墨坩埚盖从毡筒中取出，同时利用小折勾卡住石墨环上方孔洞，将石墨环取出，利用坩埚钳将装有氮化铝原料的碳化钽坩埚放入石墨坩埚中；再将石墨环轻轻放入石墨坩埚中，盖上石墨坩埚盖。
4.依单晶生长的工艺技术参数，在石墨毡筒上方置于若干层石墨毡片。
5.封炉，依据氮化铝单晶生长技术参数要求设定程序，进行单晶生长实验。
上述示例只是用于说明本实用新型，本实用新型的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本实用新型思想的各种具体实施方式都在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型石墨坩埚，其特征在于，该石墨坩埚包括坩埚本体，在所述坩埚本体的顶部开口端扣合有坩埚盖，装有氮化铝原料的内层坩埚置于石墨坩埚内，靠近所述开口端的坩埚本体的内侧壁嵌置有能够从开口端取出的石墨环，坩埚本体内侧的底部中心设置有圆形的凹槽，所述凹槽的内径从上至下逐渐变小，其中，凹槽槽底的内径与所述内层坩埚的外径相匹配。
2.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述石墨环靠近所述坩埚本体的开口端附近周向分布有若干个孔。
3.如权力要求2所述的新型石墨坩埚，其特征在于，在所述石墨环上设置的孔的数量不少于两个。
4.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述凹槽的深度为1-10mm。
5.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述凹槽的锥度在90°-170°。
6.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述石墨环的厚度在1-30mm。
7.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述石墨环的高度在1-100mm。
8.如权力要求2所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述孔的位置距坩埚本体的开口端1-30mm，包括通孔或盲孔。
9.如权力要求8所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述孔的深度为1-30mm。
10.如权力要求1所述的新型石墨坩埚，其特征在于，所述内层坩埚为钨坩埚、碳化钽坩埚或氮化硼坩埚。
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