CN215628405U - 一种水平法区熔锗锭石墨舟 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平法区熔锗锭石墨舟，包括石墨舟本体、第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板；第一带孔隔板、第一无孔隔板、第二带孔隔板、第二无孔隔板和第三带孔隔板从左到右依次设在石墨舟本体内侧，并将石墨舟本体内侧从左到右依次分割为第一区熔副槽、第一杂质槽、区熔主槽、第二杂质槽、第二区熔副槽和第三杂质槽；第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上均同时设有上孔和下孔，其中上孔的高度大于下孔的高度。上述装置，锗锭产出率提高了50％；在整个区熔过程中，高频线圈都正对石墨舟本体，既避免了空烧，又节约了能源；能够有效防止杂质回流现象，提高了锗锭合格率，增加了企业收益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水平法区熔锗锭石墨舟，属于区熔锗锭装置技术领域。
背景技术
生长锗单晶的原料为高纯的区熔锗锭，该锗锭一般通过水平法区熔获得。其原理是根据不同材料分凝系数的不同，使用高频感应加热石墨舟中的锗料，将头部锗料熔融成液态，所形成的熔融区慢慢从头部向尾部移动，此过程中杂质融入熔融区并逐步被带到尾部。该过程重复多次，最终得到高纯的锗锭。目前行业内通常使用一个石墨舟来区熔锗锭，其前后各放置半开型石墨舟(防止空烧，造成高频线圈损坏)，如图1所示。现有的石墨舟主要有三个缺点，一是多次区熔后杂质回流现象较为严重；二是当高频线圈位于半开型石墨舟上时，半开型石墨舟内并没有物料，会造成能源浪费，增加成本；三是区熔锗锭产量少，生产效率低。
实用新型内容
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种水平法区熔锗锭石墨舟，解决了现有技术存在的杂质回流、成本高及生产效率低的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种水平法区熔锗锭石墨舟，包括石墨舟本体、第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板；
第一带孔隔板、第一无孔隔板、第二带孔隔板、第二无孔隔板和第三带孔隔板从左到右依次设在石墨舟本体内侧，并将石墨舟本体内侧从左到右依次分割为第一区熔副槽、第一杂质槽、区熔主槽、第二杂质槽、第二区熔副槽和第三杂质槽，其中，第一区熔副槽为第一带孔隔板与石墨舟本体左内侧壁之间的区域，第一杂质槽为第一带孔隔板和第一无孔隔板之间的区域，区熔主槽为第一无孔隔板和第二带孔隔板之间的区域，第二杂质槽为第二带孔隔板和第二无孔隔板之间的区域，第二区熔副槽为第二无孔隔板和第三带孔隔板之间的区域，第三杂质槽为第三带孔隔板和墨舟本体右内侧壁之间的区域；
第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上均同时设有上孔和下孔，其中上孔的高度大于下孔的高度。
上述第一区熔副槽与第一杂质槽通过第一带孔隔板相通，第一杂质槽与区熔主槽通过第一无孔隔板隔开；区熔主槽与第二杂质槽通过第二带孔隔板相通，第二杂质槽与第二区熔副槽通过第二无孔隔板隔开；第二区熔副槽与第三杂质槽通过第三带孔隔板相通。
使用上述水平法区熔锗锭石墨舟制备高纯的锗锭，包括如下步骤：
1)将处理过的还原锗锭或锗单晶块或纯锗粉等原料分别装入区熔主槽、第一区熔副槽和第二区熔副槽中；
2)将装料完毕的水平法区熔锗锭石墨舟放到石英管中进行抽真空，抽真空结束后向石英管内通入氩气或氢气，保持管内正压；
3)然后开启高频炉进行区熔锗锭，起始位置时，两个高频线圈分别正对第一区熔副槽的头部和区熔主槽的头部(左端为头部，右端为尾部)，区熔时，两个高频线圈通电、且逐步向右端移动，直至两个高频线圈分别正对第二区熔副槽的尾部和区熔主槽的尾部，完成一次区熔，然后，两个高频线圈断电，从右向左移动，直到达到起始位置，之后，按照前述步骤进行二次区熔，如此循环，直至区熔4次～5次，完成第一轮区熔；区熔过程中，区熔主槽、第一区熔副槽和第二区熔副槽中，密度大于锗的杂质处于料底部，通过对应带孔隔板上的下孔流入对应的杂质槽内，密度小于锗的杂质处于料顶部，通过对应带孔隔板上的上孔流入对应的杂质槽内；
4)第一轮区熔锗锭结束后，取出区熔主槽内的锗锭(得高纯的锗锭)及三个杂质槽内的锗锭，同时在区熔主槽内再次装入处理过的原料，进行第二轮区熔，区熔过程和次数与步骤3)相同，第二轮区熔锗锭结束后，同时取出杂质槽、区熔主槽、第一区熔副槽和第一区熔副槽内的锗锭，其中，区熔主槽、第一区熔副槽和第一区熔副槽内的锗锭为高纯的锗锭。
由于在一次区熔过程中，会有两个通电的高频线圈通过区熔主槽，因此，区熔主槽需要进行一轮区熔即可，而区熔副槽只有一个通电的高频线圈通过，因此，需要第二轮区熔。
本申请将区熔副槽和区熔主槽的左端定义为头部，右端定义为尾部。
为了提高效率，同时确保产品纯度，第一区熔副槽和第二区熔副槽的长度均为区熔主槽长度的1/2；第一杂质槽、第二杂质槽和第三杂质槽的长度均为区熔主槽长度的1/8～1/10。
为了提高产品得率，上孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的3/4处；下孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的1/4处。
为了兼顾产品得率和纯度，第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的上孔孔径均为2mm～5mm；第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的下孔孔径均为1mm～3mm。
为了提高装置的使用稳定性，第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板均与石墨舟本体为一体结构；第一无孔隔板和第二无孔隔板与石墨舟本体为一体结构。
上述第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板的高度均不超出石墨舟本体的高度。
本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
本实用新型水平法区熔锗锭石墨舟，通过设置区熔副槽，使锗锭产出率提高了50％，提升了生产效率；通过两个区熔副槽代替了现有的半开型石墨舟，在整个区熔过程中，高频线圈都正对石墨舟本体，既避免了空烧，又节约了能源，提高了产率，降低了企业生产成本；带孔隔板的设置，能够有效防止杂质回流现象，提高了锗锭合格率，从而增加了企业收益。
附图说明
图1为现有石墨舟结构示意图；
图2为本实用新型水平法区熔锗锭石墨舟的俯视图；
图3为本实用新型水平法区熔锗锭石墨舟的侧视图；
图4为本实用新型第一带孔隔板的结构示意图；
图中，1为石墨舟本体，2为第一带孔隔板，3为第二带孔隔板，4为第三带孔隔板，5为第一无孔隔板，6为第二无孔隔板，7为第一区熔副槽，8为第一杂质槽，9为区熔主槽，10为第二杂质槽，11为第二区熔副槽，12为第三杂质槽，13为区熔时线圈的移动方向，14为上孔，15为下孔，16为高频线圈，17为半开型石墨舟，18为现有区熔石墨舟。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本申请“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等方位词为基于附图所示或使用状态时的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
实施例1
如图2-3所示，一种水平法区熔锗锭石墨舟，包括石墨舟本体、第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板；
第一带孔隔板、第一无孔隔板、第二带孔隔板、第二无孔隔板和第三带孔隔板从左到右依次设在石墨舟本体内侧，并将石墨舟本体内侧从左到右依次分割为第一区熔副槽、第一杂质槽、区熔主槽、第二杂质槽、第二区熔副槽和第三杂质槽，其中，第一区熔副槽为第一带孔隔板与石墨舟本体左内侧壁之间的区域，第一杂质槽为第一带孔隔板和第一无孔隔板之间的区域，区熔主槽为第一无孔隔板和第二带孔隔板之间的区域，第二杂质槽为第二带孔隔板和第二无孔隔板之间的区域，第二区熔副槽为第二无孔隔板和第三带孔隔板之间的区域，第三杂质槽为第三带孔隔板和墨舟本体右内侧壁之间的区域；
如图3所示，第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上均同时设有上孔和下孔，其中上孔的高度大于下孔的高度。
上述第一区熔副槽与第一杂质槽通过第一带孔隔板相通，第一杂质槽与区熔主槽通过第一无孔隔板隔开；区熔主槽与第二杂质槽通过第二带孔隔板相通，第二杂质槽与第二区熔副槽通过第二无孔隔板隔开；第二区熔副槽与第三杂质槽通过第三带孔隔板相通。
使用上述水平法区熔锗锭石墨舟制备高纯的锗锭，包括如下步骤：
1)将处理过的还原锗锭或锗单晶块或纯锗粉等原料分别装入区熔主槽、第一区熔副槽和第二区熔副槽中；
2)将装料完毕的水平法区熔锗锭石墨舟放到石英管中进行抽真空，抽真空结束后向石英管内通入氩气或氢气，保持管内正压；
3)然后开启高频炉进行区熔锗锭，起始位置时，两个高频线圈分别正对第一区熔副槽的头部和区熔主槽的头部(左端为头部，右端为尾部)，区熔时，两个高频线圈通电、且逐步向右端移动，直至两个高频线圈分别正对第二区熔副槽的尾部和区熔主槽的尾部，完成一次区熔，然后，两个高频线圈断电，从右向左移动，直到达到起始位置，之后，按照前述步骤进行二次区熔，如此循环，直至区熔4次～5次，完成第一轮区熔；区熔过程中，区熔主槽、第一区熔副槽和第二区熔副槽中，密度大于锗的杂质处于料底部，通过对应带孔隔板上的下孔流入对应的杂质槽内，密度小于锗的杂质处于料顶部，通过对应带孔隔板上的上孔流入对应的杂质槽内；
4)第一轮区熔锗锭结束后，取出区熔主槽内的锗锭(高纯的锗锭)及三个杂质槽内的锗锭，同时在区熔主槽内再次装入处理过的原料，进行第二轮区熔，区熔过程和次数与步骤3)相同，第二轮区熔锗锭结束后，同时取出杂质槽、区熔主槽、第一区熔副槽和第一区熔副槽内的锗锭，其中，区熔主槽、第一区熔副槽和第一区熔副槽内的锗锭为高纯的锗锭。
实施例2
在实施例1的基础上，进一步作了如下改进：为了提高效率，同时确保产品纯度，第一区熔副槽和第二区熔副槽的长度均为区熔主槽长度的1/2；第一杂质槽、第二杂质槽和第三杂质槽的长度均为区熔主槽长度的1/9。
实施例3
在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：为了提高产品得率，上孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的3/4处；下孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的1/4处。
实施例4
在实施例3的基础上，进一步作了如下改进：为了兼顾产品得率和纯度，第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的上孔孔径均为4mm；第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的下孔孔径均为2mm。为了提高装置的使用稳定性，第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板均与石墨舟本体为一体结构；第一无孔隔板和第二无孔隔板与石墨舟本体为一体结构。上述第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板的高度均不超出石墨舟本体的高度。
上述各例水平法区熔锗锭石墨舟，通过设置区熔副槽，使锗锭产出率提高了50％，提升了生产效率；通过两个区熔副槽代替了现有的半开型石墨舟，在整个区熔过程中，高频线圈都正对石墨舟本体，既避免了空烧，又节约了能源，提高了产率，降低了企业生产成本；带孔隔板的设置，能够有效防止杂质回流现象，提高了锗锭合格率，从而增加了企业收益。
Claims (9)
1.一种水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：包括石墨舟本体、第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板；
第一带孔隔板、第一无孔隔板、第二带孔隔板、第二无孔隔板和第三带孔隔板从左到右依次设在石墨舟本体内侧，并将石墨舟本体内侧从左到右依次分割为第一区熔副槽、第一杂质槽、区熔主槽、第二杂质槽、第二区熔副槽和第三杂质槽，其中，第一区熔副槽为第一带孔隔板与石墨舟本体左内侧壁之间的区域，第一杂质槽为第一带孔隔板和第一无孔隔板之间的区域，区熔主槽为第一无孔隔板和第二带孔隔板之间的区域，第二杂质槽为第二带孔隔板和第二无孔隔板之间的区域，第二区熔副槽为第二无孔隔板和第三带孔隔板之间的区域，第三杂质槽为第三带孔隔板和墨舟本体右内侧壁之间的区域；
第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上均同时设有上孔和下孔，其中上孔的高度大于下孔的高度。
2.如权利要求1所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一区熔副槽和第二区熔副槽的长度均为区熔主槽长度的1/2。
3.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一杂质槽、第二杂质槽和第三杂质槽的长度均为区熔主槽长度的1/8～1/10。
4.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：上孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的3/4处；下孔位于所在第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板高度的1/4处。
5.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的上孔孔径均为2mm～5mm。
6.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板上的下孔孔径均为1mm～3mm。
7.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一带孔隔板、第二带孔隔板和第三带孔隔板均与石墨舟本体为一体结构。
8.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一无孔隔板和第二无孔隔板均与石墨舟本体为一体结构。
9.如权利要求1或2所述的水平法区熔锗锭石墨舟，其特征在于：第一带孔隔板、第二带孔隔板、第三带孔隔板、第一无孔隔板和第二无孔隔板的高度均不超出石墨舟本体的高度。
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| CN202122347124.5U CN215628405U (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 一种水平法区熔锗锭石墨舟 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114540937A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-27 | 安徽光智科技有限公司 | 石英舟 |
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2021
- 2021-09-27 CN CN202122347124.5U patent/CN215628405U/zh active Active
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