CN215050634U - 一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器 - Google Patents
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Abstract
一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，属于钽坩埚制作领域。本实用新型解决了现有的钽坩埚碳化装置一次仅能碳化一个钽坩埚，且受到钽坩埚尺寸的限制需要不同的碳化装置进行碳化，导致钽坩埚碳化效率低的问题。本实用新型包括底盖、石墨容器、上盖和石墨片，石墨容器的上下两端分别连接有上盖和底盖，多个石墨片由下至上安装在石墨容器的内壁上，并将石墨容器分隔为多个加热腔室，钽坩埚通过夹持固定机构布置在非顶层加热腔室内，每个加热腔室内均填充有碳粉。通过本实用新型的石墨加热器，可以同时对多个不同尺寸的钽坩埚进行碳化，提高钽坩埚碳化效率和碳化质量，且本装置结构简单，易于制备，节省了加工成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钽坩埚碳化装置，属于钽坩埚制作领域。
背景技术
氮化铝属于第三代半导体材料，具有高禁带宽度，高热导率，高电子漂移速率、高化学稳定性等特点。由于其具有良好的物理性能，所以在高温、高频、高功率器件和深紫外光电子器件等方面均具有广阔的应用前景；常用的制备氮化铝单晶晶体的方法是物理气相传输法，而生长氮化铝单晶晶体的坩埚一般使用钨坩埚或者钽坩埚。使用钽坩埚时，为了防止高温下钽坩埚与氮化铝原料分离出的气态物质组分发生反应影响实验结果和坩埚寿命，通常需要将钽坩埚碳化，生成碳化钽结构。碳化钽不仅能耐高温，还可以有效阻止钽和高温铝蒸汽反应；
现有的钽坩埚碳化时一次仅能碳化一个钽坩埚，并且钽坩埚碳化的过程中受到钽坩埚的尺寸问题，需要不同的碳化装置进行碳化，钽坩埚碳化效率低；
综上所述，亟需一种可同时进行多个钽坩埚碳化的装置用以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型解决了现有的钽坩埚碳化装置一次仅能碳化一个钽坩埚，且受到钽坩埚尺寸的限制需要不同的碳化装置进行碳化，导致钽坩埚碳化效率低的问题，进而公开了“一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器”。在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。
本实用新型的技术方案：
一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，包括底盖、石墨容器、上盖和石墨片，石墨容器的上下两端分别连接有上盖和底盖，多个石墨片由下至上安装在石墨容器的内壁上，并将石墨容器分隔为多个加热腔室，钽坩埚通过夹持固定机构布置在非顶层加热腔室内，每个加热腔室内均填充有碳粉。
进一步的，所述夹持固定机构包括铰接座、伸缩杆、铰接板、夹持块和弹簧，底盖和石墨片上固定安装有铰接座，伸缩杆的两端分别与铰接座和铰接板铰接，铰接板上加工有滑道，夹持块上具有滑块，夹持块通过滑块在滑道上滑动安装，铰接板上对称安装有两个夹持块，两个夹持块之间连接有弹簧。
进一步的，所述石墨片上加工有漏料孔。
进一步的，所述底盖与石墨片之间形成钽坩埚碳化区，所述相邻两个石墨片之间形成钽坩埚碳化区，所述石墨片与上盖之间形成碳粉补充区。
进一步的，所述底盖和上盖上加工有内螺纹，石墨容器的上下两端加工有外螺纹，石墨容器分别与底盖和上盖通过螺纹连接。
进一步的，所述石墨片通过粘接的方式固定在石墨容器的内壁上。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器可以对多个不同尺寸的钽坩埚同时进行碳化，有效提升钽坩埚的碳化效率，满足氮化铝单晶生长实验和生产过程的需要；
2.在碳化的过程中，容器内随着碳粉的减少，石墨容器中的碳粉会不断通过漏料孔部分落入下方的空间中进行补充，提高了钽坩埚的碳化质量，并且本实用新型的钽坩埚碳化石墨加热器的结构简单，易于制备，节省了加工成本；
3.本实用新型的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器通过夹持固定机构固定放置在底盖和石墨片上的钽坩埚，保证钽坩埚在碳化过程中不会产生位移，防止在移动石墨加热器的过程中钽坩埚产生位移影响碳化效果。
附图说明
图1是装有钽坩埚和碳粉的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器示意图；
图2是底盖上钽坩埚与夹持固定机构的配合关系示意图；
图3是石墨片上钽坩埚与夹持固定机构的配合关系示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是夹持块与铰接板的配合关系示意图。
图中1-底盖，2-石墨容器，3-上盖，4-石墨片，5-漏料孔，6-夹持固定机构，7-钽坩埚碳化区，8-钽坩埚，9-碳粉，10-碳粉补充区，11-铰接座，12-伸缩杆，13-铰接板，14-夹持块，15-弹簧，16-滑块，17-滑道。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，避免不必要的混淆本实用新型的概念。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，包括底盖1、石墨容器2、上盖3和石墨片4，石墨容器2的上下两端分别连接有上盖3和底盖1，多个石墨片4由下至上安装在石墨容器2的内壁上，并将石墨容器2分隔为多个加热腔室，钽坩埚8通过夹持固定机构6布置在非顶层加热腔室内，每个加热腔室内均填充有碳粉9，首先将底盖1安装在石墨容器2的底部，随后将待碳化的钽坩埚8放置在底盖1上，再向石墨容器2以及钽坩埚8内填充碳粉，待碳粉填充完毕后，将石墨片4安装在石墨容器2的侧壁上，再将新的待碳化的钽坩埚8放置在石墨片4上，并填充碳粉，根据待碳化钽坩埚8的数量来确定安装在石墨容器2内壁上的石墨片4数量，最后一个钽坩埚8放置完毕后，将上盖3安装在石墨容器2的顶部，并开始对石墨容器2进行加热，对内部的钽坩埚8进行碳化，夹持固定机构6在碳化钽坩埚8的过程中将钽坩埚8固定在底盖1和石墨片4的中心位置，防止在加热过程中由于碳粉9的消耗以及轻微振动导致钽坩埚8在石墨加热器内产生位移，影响钽坩埚8的碳化效果。
具体实施方式二：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，所述夹持固定机构6包括铰接座11、伸缩杆12、铰接板13、夹持块14和弹簧15，底盖1和石墨片4上固定安装有铰接座11，伸缩杆12的两端分别与铰接座11和铰接板13铰接，铰接板13上加工有滑道17，夹持块14上具有滑块16，夹持块14通过滑块16在滑道17上滑动安装，铰接板13上对称安装有两个夹持块14，两个夹持块14之间连接有弹簧15，通过调节伸缩杆12和铰接板13来调整夹持块13的横向和纵向的位移，由于待碳化钽坩埚8的尺寸不等，两个夹持块14可以在铰接板13上横向移动，并由连接两个夹持块14的弹簧15实现夹持块14的收缩，弹簧15的收缩力使夹持块14固定在钽坩埚8上。
具体实施方式三：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，所述石墨片4上加工有漏料孔5，当在钽坩埚8碳化的过程中，石墨容器2内的碳粉9是不断减少的，随之石墨容器2内的碳粉9减少，上部的碳粉9通过石墨片4上的漏料孔5漏到石墨容器2的下部，保证石墨容器2内的碳粉9供应，提高钽坩埚8碳化后的质量。
具体实施方式四：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，所述底盖1与石墨片4之间形成钽坩埚碳化区7，所述相邻两个石墨片4之间形成钽坩埚碳化区7，所述石墨片4与上盖3之间形成碳粉补充区10，钽坩埚8在钽坩埚碳化区7内碳化，碳粉补充区10内的碳粉9用于向底部的钽坩埚碳化区7补充碳粉9。
具体实施方式五：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，所述底盖1和上盖3上加工有内螺纹，石墨容器2的上下两端加工有外螺纹，石墨容器2分别与底盖1和上盖3通过螺纹连接，底盖1和上盖3通过螺纹与石墨容器2连接，便于底盖1和上盖3的拆装，提高装置的碳化效率。
具体实施方式六：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，所述石墨片4通过粘接的方式固定在石墨容器2的内壁上，通过粘接的方式可以使石墨片4固定牢靠，避免碳粉9和钽坩埚8的压力导致石墨片4脱落，影响钽坩埚8的碳化效果。
本实用新型的工作流程：
先将一个待碳化钽坩埚8内盛满碳粉9，并将其放置在底盖1的中心位置上，并通过钽坩埚8两侧的夹持固定机构6将钽坩埚8固定，将石墨容器2通过螺纹与底盖1旋紧，并向石墨容器2内填入适量的碳粉9，再将石墨片4安装在石墨容器2的内壁上，将另一个待碳化钽坩埚8放置在石墨片4中心位置上并通过夹持固定机构6固定，再向待碳化钽坩埚8以及石墨容器2内填充碳粉9，根据上述的方式继续放置石墨片4和待碳化钽坩埚8，在放置好最后一个钽坩埚8后，使用专门舀取碳粉9的药匙向石墨容器2内填充碳粉9，碳粉9由石墨片4的漏料孔5落下，直至将顶部的碳粉补充区10填充满后，将上盖3通过螺纹在石墨容器2顶部旋紧，此时石墨加热器整体组装完毕，在石墨加热器外侧包裹保温材料，将石墨加热器整体放入感应加热炉中，首先抽真空，使炉内压力降至5*10-5Torr以下，在真空环境下增加功率升高石墨加热器温度至1500℃，之后，向炉内冲入成分为20％N2和80％Ar的混合气，使炉压升至750Torr，继续升温至2080℃，随后将炉压降至680Torr，用时2小时，保温2080℃，在该温度下保温30小时，保温过程结束后，在5小时内将温度降至1030℃再继续保温40分钟，最后关闭加热炉电源，待彻底冷却后取出石墨加热器可得到多个碳化完全的碳化钽坩埚8。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (6)
1.一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：包括底盖(1)、石墨容器(2)、上盖(3)和石墨片(4)，石墨容器(2)的上下两端分别连接有上盖(3)和底盖(1)，多个石墨片(4)由下至上安装在石墨容器(2)的内壁上，并将石墨容器(2)分隔为多个加热腔室，钽坩埚(8)通过夹持固定机构(6)布置在非顶层加热腔室内，每个加热腔室内均填充有碳粉(9)。
2.根据权利要求1所述的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：所述夹持固定机构(6)包括铰接座(11)、伸缩杆(12)、铰接板(13)、夹持块(14)和弹簧(15)，底盖(1)和石墨片(4)上固定安装有铰接座(11)，伸缩杆(12)的两端分别与铰接座(11)和铰接板(13)铰接，铰接板(13)上加工有滑道(17)，夹持块(14)上具有滑块(16)，夹持块(14)通过滑块(16)在滑道(17)上滑动安装，铰接板(13)上对称安装有两个夹持块(14)，两个夹持块(14)之间连接有弹簧(15)。
3.根据权利要求1或2所述的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：所述石墨片(4)上加工有漏料孔(5)。
4.根据权利要求3所述的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：所述底盖(1)与石墨片(4)之间形成钽坩埚碳化区(7)，相邻两个所述石墨片(4)之间形成钽坩埚碳化区(7)，所述石墨片(4)与上盖(3)之间形成碳粉补充区(10)。
5.根据权利要求4所述的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：所述底盖(1)和上盖(3)上加工有内螺纹，石墨容器(2)的上下两端加工有外螺纹，石墨容器(2)分别与底盖(1)和上盖(3)通过螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器，其特征在于：所述石墨片(4)通过粘接的方式固定在石墨容器(2)的内壁上。
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| CN202121273449.7U CN215050634U (zh) | 2021-06-08 | 2021-06-08 | 一种新式钽坩埚碳化的石墨加热器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114657632A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-06-24 | 国宏中宇科技发展有限公司 | 钽制结构、测温孔结构、坩埚组件、测温孔防堵方法 |
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2021
- 2021-06-08 CN CN202121273449.7U patent/CN215050634U/zh active Active
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