CN205774916U - 一种简易单晶炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易单晶炉，包括立式管式炉和步进控制系统，立式管式炉包括控温部件、加热部件、石英锥管、石英托、真空泵；石英托设置有容纳石英锥管的孔，石英锥管穿插在石英托设置的孔上，真空泵通过与连熔炉管的一端法兰相连，另一端法兰与其他保护气体相连(如氩气、氮气)，使连熔炉管内部环境保持非空气环境，也保持石英锥管外部环境为其非空气环境。本实用新型提供的简易单晶炉制作成本低，大约￥5000～50000左右，占地面积少，节约空间；本实用新型简易单晶炉的生长单晶基本原理是布立基曼法，通过本实用新型生产出多种大块单晶，其效果比专业的此类单晶炉效果优良。

Description

一种简易单晶炉

技术领域

本实用新型属于单晶硅技术领域，尤其涉及一种简易单晶炉。

背景技术

目前市场上的单晶炉价格昂贵，设备复杂，尤其是不适合实验室对大块单晶的开发。

目前市场上的生长块体单晶的单晶炉多为向上提拉法，并且大块单晶体生长前需要使用晶种引晶，操作上较为复杂，并且设备价格大都在百万以上。本单晶炉利用坩埚下降法生长单晶，无需晶种，自动形成晶种，生长过程无需任何操作，操作简单，价格便宜，可自行维修，本发明的简易单晶炉是一种及其适合于实验室对大块单晶体的开发研究的设备。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种简易单晶炉及其控制方法，旨在解决目前市场上的单晶炉价格昂贵，设备复杂，尤其是不适合实验室对大块单晶的开发的问题。

本实用新型是这样实现的，一种简易单晶炉，所述的简易单晶炉包括立式管式炉和步进控制系统，所述立式管式炉包括立柱板、炉膛、连熔炉管、石英锥管、石英托、吊绳、控温部件、加热部件、真空泵；

所述炉膛固定在立柱板中部，所述控温部件和加热部件均安装在炉膛内壁上，连熔炉管通过固定装置固定在炉膛中央并悬空，石英锥管、石英托均通过吊绳吊在连熔炉管内，所述石英托设置有容纳石英锥管的孔，石英锥管穿插在石英托设置的孔上，所述真空泵一端与连熔炉管相连并且另一端与外部保护气体装置相连；所述外部保护气体装置盛有氩气或氮气保护气体；

所述步进控制系统包括立式管式炉底座、步进电机、导轨、单轴控制器、步进驱动器、步进电源；所述步进控制系统底座位于立柱板下部，所述步进电机连接在与导轨上部，所述导轨位于的炉膛上部，步进驱动器、步进电源均位于立式管式炉底座内部，单轴控制器位于立式管式炉底座外部；

所述单轴控制器与步进驱动器、步进电源、步进电机连接，控温部件和加热部件电连接。

进一步，所述导轨设置有滑台和滑台支架，所述滑台支架安装在滑台上。

进一步，直径5～500mm的石英托上还设置有多个穿线孔。

进一步，长20～500mm、直径1～100mm的石英锥管外部设置有石英挂耳，所述石英锥管设置有石英锥管管口、石英锥管管体、石英锥管锥体；所述石英挂耳位于石英锥管上半段位置，石英锥管椎体的高设置为相对于石英锥管总长的1/20～1/2。

进一步，石英挂耳设置在石英锥管和石英托上的孔之间。

本实用新型提供的简易单晶炉是利用布立基曼法(Bridgeman method)基本原理将现有的大规模使用的立式管式炉和常用的步进控制系统结合改装而成的，其制作成本十分低廉，大约￥5000～50000左右，基本结构简单，本实用新型简易单晶炉尺寸小,占地面积少，节约空间资源，重量轻，可移动性好。

本实用新型简易单晶炉的生长单晶基本原理是布立基曼法(Bridgeman method)目前已经在本实验室长出多种大块单晶，其效果甚至比专业的此类单晶炉的效果好。

附图说明

图1是本发明提供的简易单晶炉结构示意图。

图中：1、立柱板；2、炉膛；3、连熔炉管；4、石英锥管；5、石英托；6、吊绳；7、控温部件；8、加热部件；9、真空泵；10、立式管式炉底座；11、步进电机；12、导轨；13、单轴控制器；14、步进驱动器；15、步进电源。

图2是本发明实施例提供的简易单晶炉控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作进一步描述。

如图1所示：一种简易单晶炉，包括立式管式炉和步进控制系统，所述立式管式炉包括立柱板1、炉膛2、连熔炉管3、石英锥管4、石英托5、吊绳6、控温部件7、加热部件8、真空泵9；

所述炉膛2固定在立柱板中部，所述控温部件7和加热部件8均安装在炉膛内壁上，连熔炉管3通过固定装置固定在炉膛中央并悬空，石英锥管4、石英托5由吊绳6悬挂在连熔炉管内，所述石英托设置有容纳石英锥管的孔，石英锥管穿插在石英托设置的孔上，所述真空泵9一端与连熔炉管相连并且另一端与外部保护气体装置相连；所述外部保护气体装置盛有氩气或氮气保护气体；

所述步进控制系统包括步进控制系统底座10、步进电机11、导轨12、单轴控制器13、步进驱动器14、步进电源15；所述步进控制系统底座10位于立柱板下部，所述步进电机11连接在与导轨上部，所述导轨12位于的炉膛上部，步进驱动器14、步进电源15位于步进控制系统底座内部，单轴控制器13位于步进控制系统底座外部；

所述单轴控制器与步进驱动器、步进电源、步进电机连接，控温部件7和加热部件8连接。

所述导轨12设置有滑台12和滑台支架，所述滑台支架安装在滑台上。

直径5～500mm的石英托上还设置有多个穿线孔。

长20～500mm、直径1～100mm的石英锥管外部设置有石英挂耳，所述石英锥管设置有石英锥管管口、石英锥管管体、石英锥管锥体；所述石英挂耳位于石英锥管上半段位置，石英锥管椎体设置为高相对于石英锥管总长的1/20～1/2长度的椎体。

石英挂耳设置在石英锥管4和石英托5上的孔之间。

下面结合工作原理及实施例对本实用新型进一步说明。

如图2所示：一种简易单晶炉的控制方法，该简易单晶炉的控制方法包括以下步骤：

S101：将所需原料密封于石英锥管中，置于连熔炉管中并改变连熔炉管内部气氛；

S102：对生长单晶的温度和步进控制系统控制的移动状态进行设定后对原料进行熔融并使单晶生长。

所述在原料充分混合之前，控制系统设置为静止状态，在原料充分混合后，控制系统设置为移动状态，所述移动状态包括移动的长度和移动的速度。

所述简易单晶炉的控制方法具体步骤为：

炉膛控温：先将炉膛内部温度升至高于样品熔点1～100度，然后将温度恒定在该温度下，直到单晶生长结束；

步进控制系统控制：在炉体升温时，控制器将步进电机控制为等待状态，当炉体温度恒定于样品熔点以上1～100度中间某一温度时，控制器将步进电机控制为工作状态，使导轨上的载物台带着悬挂的连熔炉管向下缓慢移动，移动速率为0.1mm/h～100mm/h，直到下降到导轨的最低位置。

本实用新型提供的简易单晶炉制作成本低，大约￥5000～50000左右，结构简单，可以自我手工搭建，占地面积少，节约空间，本实用新型简易单晶炉尺寸小,重量约为10～50Kg。

本实用新型简易单晶炉的生长单晶基本原理是布立基曼法(Bridgeman method)。目前已经在本实验室长出多种大块单晶。其效果甚至比专业的此类单晶炉的效果好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种简易单晶炉，其特征在于，所述的简易单晶炉包括立式管式炉和步进控制系统，所述立式管式炉包括立柱板、炉膛、连熔炉管、石英锥管、石英托、吊绳、控温部件、加热部件、真空泵；

所述炉膛固定在立柱板中部，所述控温部件和加热部件均安装在炉膛内壁上，连熔炉管通过固定装置固定在炉膛中央并悬空，石英锥管、石英托均通过吊绳吊在连熔炉管内，所述石英托设置有容纳石英锥管的孔，石英锥管穿插在石英托设置的孔上，所述真空泵一端与连熔炉管相连并且另一端与外部保护气体装置相连；所述外部保护气体装置盛有氩气或氮气保护气体；

所述步进控制系统包括立式管式炉底座、步进电机、导轨、单轴控制器、步进驱动器、步进电源；所述步进控制系统底座位于立柱板下部，所述步进电机连接在与导轨上部，所述导轨位于的炉膛上部，步进驱动器、步进电源均位于立式管式炉底座内部，单轴控制器位于立式管式炉底座外部；

所述单轴控制器与步进驱动器、步进电源、步进电机连接，控温部件和加热部件电连接。

2.如权利要求1所述的简易单晶炉，其特征在于，所述导轨上设置有滑台与滑台支架，所述滑台支架安装在滑台上。

3.如权利要求1所述的简易单晶炉，其特征在于，石英托上还设置有多个穿线孔。

4.如权利要求1所述的简易单晶炉，其特征在于，所述石英锥管外部设置有石英挂耳，所述石英锥管设置有石英锥管管口、石英锥管管体、石英锥管锥体；所述石英挂耳位于石英锥管上半段位置，石英锥管椎体的高设置为相对于石英锥管总长的1/20～1/2。

5.如权利要求1所述的简易单晶炉，其特征在于，石英挂耳设置在石英锥管和石英托上的孔之间。