KR101336743B1 - Device for growing single crystals - Google Patents

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KR101336743B1
KR101336743B1 KR1020120011219A KR20120011219A KR101336743B1 KR 101336743 B1 KR101336743 B1 KR 101336743B1 KR 1020120011219 A KR1020120011219 A KR 1020120011219A KR 20120011219 A KR20120011219 A KR 20120011219A KR 101336743 B1 KR101336743 B1 KR 101336743B1
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이영국
정석종
심장보
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한국화학연구원
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Abstract

본 발명은 단결정 성장 장치에 있어서, 원료 물질들을 배치하는 바스켓, 종자 결정들을 결속할 수 있는 랙 및 상기 바스켓과 상기 랙 사이에 위치하는 대류조절판을 포함하고, 상기 바스켓과 상기 랙이 분리되어 상기 대류조절판을 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a single crystal growth apparatus, comprising: a basket in which raw materials are placed, a rack capable of binding seed crystals, and a convection control plate positioned between the basket and the rack, wherein the basket and the rack are separated from the convection. Characterized in that the throttle can be replaced.

Description

단결정 성장 장치{Device for growing single crystals}Device for growing single crystals

본 발명은 단결정 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 원소를 함유한 원료 물질들을 배치하는 바스켓과 종자 결정들을 결속할 수 있는 랙(rack) 및 대류조절판(baffle)을 분리할 수 있게 구성되어 있어 원료 물질과 종자 결정을 쉽게 분리하여 벌크 단결정을 성장할 수 있는 단결정 성장 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a single crystal growth apparatus, and more particularly, to separate a basket for placing raw materials containing one or more elements and a rack and a baffle capable of binding seed crystals. The present invention relates to a single crystal growing apparatus capable of growing bulk single crystals by separating raw material and seed crystals easily.

일반적으로 아임계 및 초임계상태에서 단결정을 성장하기 위한 압력용기의 내부는 원료 물질 바스켓, 종자 결정 랙, 대류조절판으로 구성되어 있다.In general, the interior of the pressure vessel for growing single crystals in subcritical and supercritical states consists of a basket of raw materials, a seed crystal rack, and a convection control plate.

또한, 단결정을 성장하기 위한 방법은 수열(hydrothermal)법, 용매열(solvothermal)법, 및 암모노써멀(ammonothermal)법 등 여러 가지 방법들이 종래에 공지되어 있다.In addition, various methods for growing single crystals are known in the art, such as hydrothermal method, solvent thermal method, and ammonothermal method.

단결정 성장 시 매번 정확한 위치에 원료 물질과 종자 결정을 위치하기가 어려워 균일한 결정질의 단결정 성장의 어려움이 있었다. 특히 대류조절판은 용제에 용해된 원료 물질들의 혼합을 개선하고, 압력 용기의 상단과 하단의 유체의 대류현상을 원활하게 유지시킬 수 있도록 사용하는 원판으로 기울어지거나 압력 용기의 상단과 하단의 정중앙에 위치하지 않게 되면 기설정된 개공도(opening)와 상이한 수치로 설정이 되고 유체의 움직임을 방해하고 온도 구배 차이로 인한 용해도 차와 결정 성장 속도의 제어가 불가능하다. In the single crystal growth, it was difficult to place the raw material and seed crystals at the correct position every time. In particular, the convection control plate is inclined to the disc used to improve the mixing of raw materials dissolved in the solvent and to keep the convection of the fluid at the top and bottom of the pressure vessel smoothly or at the center of the top and bottom of the pressure vessel. If not, it is set to a value different from the preset opening, and it is impossible to control the solubility difference and crystal growth rate due to disturbing the fluid movement and the temperature gradient difference.

최근에는 고압 반응기를 사용한 단결정의 제조방법이 다양하게 연구되어 오고 있다. 그러나 단결정 성장 장치에 대한 구체적인 형상은 전혀 확립되지 못하였다. 이로 인해 단결정 성장 시 정확히 고정된 위치에 원료 물질과 종자 결정을 위치하지 못해 불균일한 결정질의 단결정을 성장하는 문제점이 있었다.Recently, various methods of preparing single crystals using a high pressure reactor have been studied. However, the specific shape for the single crystal growth apparatus has not been established at all. As a result, raw material and seed crystals may not be positioned at a fixed position during single crystal growth, thereby causing a problem of growing non-uniform crystalline single crystals.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제 2011-0016859호에 개시되어 있다.
The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2011-0016859.

한국공개특허공보 제 2011-0016859호Korean Laid-Open Patent Publication No. 2011-0016859

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는 단결정의 성장에 대해 성장 속도, 용해도 차, 온도 구배, 대류결정판의 개공도 등의 사항들을 재현성 있게 확립할 수 있는 단결정 성장 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, more specifically, single crystal growth that can be reproducibly established such as growth rate, solubility difference, temperature gradient, opening degree of convective crystal plate with respect to single crystal growth The purpose is to provide a device.

본 발명의 단결정 성장 장치는 원료 물질들을 배치하는 바스켓, 종자 결정이 고정되는 고정스프링을 구비하는 적어도 하나 이상의 랙, 및 상기 바스켓과 상기 랙 사이에 위치하는 대류조절판을 포함하고, 상기 바스켓과 상기 랙이 분리되어 상기 대류조절판을 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.The single crystal growth apparatus of the present invention includes a basket for placing raw materials, at least one rack having a fixed spring to which seed crystals are fixed, and a convection control plate positioned between the basket and the rack, wherein the basket and the rack It is characterized in that the separation can be replaced by the convection control plate.

또한, 상기 단결정 성장 장치는 상기 바스켓에 위치하는 원료물질이 양의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙이 상부에 위치하고 상기 바스켓은 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the single crystal growth apparatus is characterized in that the rack is located at the top and the basket is located at the bottom when the raw material is located in the basket has a positive temperature (pressure) coefficient solubility.

또한, 상기 단결정 성장 장치는 상기 바스켓에 위치하는 원료물질이 음의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙이 하부에 위치하고 상기 바스켓은 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the single crystal growth apparatus is characterized in that the rack is located at the bottom and the basket is located at the top when the raw material located in the basket is negative temperature (pressure) coefficient solubility.

또한, 상기 대류조절판은 상기 바스켓의 내부에 위치하는 원료물질에 따라서 중심부에 천공되어 있는 개공홀의 크기가 다른 것이 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the convection control plate is characterized in that the different size of the opening hole is drilled in the center according to the raw material located inside the basket.

또한, 상기 단결정 성장 장치는 아임계 및 초임계 상태에서 단결정을 성장하는 것을 특징으로 한다.In addition, the single crystal growth apparatus is characterized by growing single crystals in subcritical and supercritical states.

또한, 상기 고정스프링은 C자 형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed spring is characterized in that it is manufactured in a C-shape.

또한, 상기 랙은 나사홀이 천공되고, 상기 나사홀에 고정나사가 삽입되어 종자 결정을 고정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rack is characterized in that the screw hole is drilled, and a fixing screw is inserted into the screw hole to fix the seed crystal.

또한, 상기 단결정 성장 장치는 암모노써멀(ammonothermal)법, 수열(hydrothermal)법 및 용매열(solvethermal)법 중 어느 한 방법을 이용하여 단결정을 성장하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the single crystal growth apparatus is characterized by growing a single crystal using any one method of ammonothermal method, hydrothermal method and solvent thermal method.

본 발명의 단결정 성장 장치는 압력용기 본체 내부에 삽입되는 바스켓 및 종자 결정 결속용 랙을 구비하여 성장 속도, 용해도 차, 온도 구배, 대류결정판의 개공도 등의 사항들을 재현성 있게 확립하여 균일한 품질의 단결정 성장에 적용할 수 있고, 상기 바스켓 및 종자 결정 결속용 랙이 분리 가능하고 중앙에 위치하는 대류조절판도 교체 가능하여 개공도를 조절 할 수 있어 한 개의 바스켓 및 랙을 가지고 각각의 개공도에 따른 대류조절판을 단결정 성장에 활용할 수 있는 단결정 성장 장치에 관한 것이다.
The single crystal growth apparatus of the present invention includes a basket inserted into the pressure vessel body and a rack for seed crystal binding to reproducibly establish such matters as growth rate, solubility difference, temperature gradient, and openness of the convection crystal plate. It can be applied to single crystal growth, and the basket and seed crystal binding rack can be separated and the convection control plate located at the center can be replaced to adjust the porosity. It relates to a single crystal growth apparatus that can utilize the convection control plate for single crystal growth.

도 1은 본 발명의 단결정 성장 장치의 실시예 사시도
도 2는 본 발명의 단결정 성장 장치의 또 다른 실시예 사시도
도 3은 본 발명의 단결정 성장 장치의 분해도
도 4는 본 발명의 대류조절판의 실시예 사시도
도 5는 본 발명의 종자결정 결속용 랙의 사시도와 고정스프링 파손 경우 고정나사를 사용하는 실시예 사시도
도 6은 본 발명의 종자결정 결속용 랙에 스프링이 파손될 경우 고정나사를 사용하는 실시예 단면도1 is a perspective view of an embodiment of a single crystal growth apparatus of the present invention
Figure 2 is a perspective view of another embodiment of a single crystal growth apparatus of the present invention
3 is an exploded view of the single crystal growth apparatus of the present invention.
Figure 4 is a perspective view of an embodiment of the convection control plate of the present invention
Figure 5 is a perspective view of the embodiment of the seed crystal binding rack of the present invention using a fixing screw in case of fixing spring breakage
6 is a cross-sectional view of the embodiment using a fixing screw when the spring is broken in the seed crystal binding rack of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
However, the accompanying drawings are only examples to illustrate the technical idea of the present invention in more detail, and thus the technical idea of the present invention is not limited to the accompanying drawings.

도 1을 이용하여 본 발명의 단결정 성장 장치(10)의 전체적인 형태 및 구조에 대해서 설명한다.The overall form and structure of the single crystal growth apparatus 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명의 단결정 성장 장치(10)는 바스켓(100), 적어도 하나 이상의 랙(200), 및 대류조절판(300)을 포함한다.The single crystal growth apparatus 10 of the present invention includes a basket 100, at least one rack 200, and a convection control plate 300.

상기 바스켓(100)은 단결정을 성장을 위한 원료물질이 내부에 위치하며, 상기 랙(200)에는 하나 이상의 종자 결정이 결속되어 위치한다.The basket 100 has a raw material for growing a single crystal therein, one or more seed crystals are bound to the rack 200 is located.

또한, 상기 대류조절판(300)은 상기 바스켓(100)과 상기 랙(200) 사이에 위치한다.In addition, the convection control plate 300 is located between the basket 100 and the rack 200.

이때, 본 발명의 단결정 성장 장치(10)는 상기 바스켓(100)과 상기 랙(200)이 분리되어 상기 대류조절판(300)을 교체할 수 있는 것을 특징으로 한다.At this time, the single crystal growth apparatus 10 of the present invention is characterized in that the basket 100 and the rack 200 are separated to replace the convection control plate 300.

또한, 상기 단결정 성장 장치(10)는 내열 합금으로 제작되어 고온의 용매가 상기 바스켓(100), 상기 랙(200) 및 대류조절판(300)에 투입될 경우 고온에 견딜 수 있게 제작되는 것이 바람직하다.
In addition, the single crystal growth apparatus 10 is made of a heat-resistant alloy is preferably produced to withstand high temperatures when a high temperature solvent is introduced into the basket 100, the rack 200 and the convection control plate 300. .

상기 단결정 성장 장치(10)는 상기 바스켓(100)이 상부에 위치하고, 상기 랙(200)이 하부에 위치할 경우에 대해서 설명한다.The single crystal growth apparatus 10 will be described in the case where the basket 100 is located at the top and the rack 200 is located at the bottom.

본 발명의 단결정 성장 장치(10)는 상부에 상부지지대고정부(400)가 위치하여, 복수개의 바스켓지지대(110)가 상기 상부지지대고정부(400)의 하부에 결합되고, 상기 바스켓지지대(110)의 하부에 상부조절판고정부(311)의 상부에 결합되어 상기 바스켓(100)이 위치할 수 있는 공간을 확보한다.In the single crystal growth apparatus 10 of the present invention, the upper support fixing part 400 is positioned at an upper portion thereof, and a plurality of basket supporting parts 110 are coupled to the lower part of the upper supporting fixing part 400, and the basket support 110 is provided. It is coupled to the upper portion of the upper control plate fixing portion 311 at the bottom of the) to secure a space in which the basket 100 can be located.

또한, 상기 단결정 성장 장치(10)는 하부에 하부지지대고정부(500)가 위치하여, 복수개의 랙지지대(210)가 상기 하부지지대고정부(500)의 상부에 결합되고, 상기 랙지지대(210)의 상부에 하부조절판고정부(321)의 하부에 결합되며, 상기 랙지지대(210)에 복수개의 상기 랙(200)이 길이방향으로 결합된다.In addition, the single crystal growth apparatus 10 has a lower support fixing part 500 is located at the bottom, a plurality of rack support 210 is coupled to the upper portion of the lower support fixing part 500, the rack support 210 It is coupled to the lower portion of the lower control plate fixing part 321 to the top of, the plurality of racks 200 are coupled to the rack support 210 in the longitudinal direction.

또한, 상기 하부지지대고정부(500)의 하부면에 본체고정부재(510)가 위치하여 상기 단결정 성장 장치(10)가 압력용기에 삽입되어 고정된다.
In addition, the body fixing member 510 is positioned on the lower surface of the lower support fixing part 500 so that the single crystal growth apparatus 10 is inserted into and fixed to the pressure vessel.

일반적으로 유체는 압력용기 아래쪽의 영역으로부터 압력용기 위쪽 영역으로, 그리고 상부로부터 하부로 움직이려고 할 것이다. 부력에 의하여 유발되는 이러한 유체 흐름은 대류 흐름(convective flow)이라고도 불린다.Generally the fluid will try to move from the area below the pressure vessel to the area above the pressure vessel and from top to bottom. This fluid flow caused by buoyancy is also called convective flow.

상기 대류조절판(300)은 이러한 대류 흐름을 조절하는 것으로 3 ~ 50 % 의 개공도를 가지는 개공홀(340)을 포함한다.The convection control plate 300 includes an opening hole 340 having a porosity of 3 to 50% by controlling the convection flow.

상기 바스켓(100), 상기 랙(200), 및 상기 대류조절판(300)은 분리되어 상기 대류조절판(300)을 교체할 수 있으며, 결합하였을 경우 견고히 결합되어 단결정 성장 장치(10)가 기울어지는 것을 방지하고 상기 대류조절판(300)이 압력 용기의 상단과 하단의 정중앙에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.The basket 100, the rack 200, and the convective control plate 300 may be separated to replace the convective control plate 300, and when firmly coupled, the single crystal growth device 10 is inclined. To prevent and the convection control plate 300 is characterized in that located in the center of the top and bottom of the pressure vessel.

상기 단결정 성장 장치(10)가 기울어지게 되면 기설정된 대류조절판(300)의 개공도(opening)와 상이하게 되어 유체의 대류 흐름을 방해하고 온도 구배 차이로 인한 용해도 차와 결정 성장 속도의 제어가 불가능하다.When the single crystal growth apparatus 10 is inclined, the single crystal growth apparatus 10 is different from the opening degree of the predetermined convection control plate 300, which hinders the convection flow of the fluid and cannot control the difference in solubility and crystal growth rate due to the temperature gradient difference. Do.

좀 더 상세하게는, 상기 대류조절판(300)은 상부에 복수개의 상부조절판지지대(310)가 위치하고, 하부에 상기 상부조절판지지대(310)와 대응되는 위치에 하부조절판지지대(320)가 위치하여 상기 상부조절판지지대(310)와 상기 하부조절판지지대(320)가 상기 대류조절판(300)에 천공되어 있는 복수개의 고정홀(330)을 관통하여 핀결합되어 상기 대류조절판(300)을 견고히 고정하는 것을 특징으로 한다.(도 3 참조)
In more detail, the convection control plate 300 has a plurality of upper control plate support 310 is located at the top, the lower control plate support 320 is located at a position corresponding to the upper control plate support 310 in the lower The upper control plate support 310 and the lower control plate support 320 are pin-coupled through a plurality of fixing holes 330 which are perforated in the convection control plate 300 to securely fix the convection control plate 300. (See FIG. 3)

도 2를 이용하여 본 발명의 단결정 성장 장치(10)는 상기 바스켓(100)이 하부에 위치하고, 상기 랙(200)이 상부에 위치할 경우에 대해서 상세히 설명한다.The single crystal growth apparatus 10 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 when the basket 100 is located at the bottom and the rack 200 is located at the top.

상기 단결정 성장 장치(10)는 상부에 상부지지대고정부(400)가 위치하여, 복수개의 랙지지대(210)가 상기 상부지지대고정부(400)의 하부에 결합되고, 상기 랙지지대(210)의 하부에 상부조절판고정부(311)의 상부에 결합되며, 상기 랙지지대(210)에 복수개의 상기 랙(200)이 길이방향으로 결합된다. The single crystal growth apparatus 10 has an upper support fixing portion 400 is positioned at the upper portion, a plurality of rack support 210 is coupled to the lower portion of the upper support fixing portion 400, of the rack support 210 It is coupled to the upper portion of the upper control plate fixing portion 311, the plurality of the rack 200 is coupled to the rack support 210 in the longitudinal direction.

상기 단결정 성장 장치(10)는 하부에 하부지지대고정부(500)가 위치하여, 복수개의 바스켓지지대(110)가 상기 하부지지대고정부(500)의 상부에 결합되고, 상기 바스켓지지대(110)의 상부에 하부조절판고정부(321)의 하부에 결합되어 상기 바스켓(100)이 위치할 수 있는 공간을 확보한다.
The single crystal growth apparatus 10 has a lower support fixing part 500 positioned at a lower part thereof, and a plurality of basket supporting parts 110 are coupled to an upper part of the lower supporting part fixing part 500, and the basket support 110 It is coupled to the lower portion of the lower adjustment plate fixing part 321 in the upper to secure a space in which the basket 100 can be located.

상기 바스켓(100)과 상기 랙(200)은 상술하였듯이 분리되어 상부 또는 하부에 위치할 수 있으며, 중앙에 위치한 대류조절판(300)을 교체하여 각각의 단결정 성장법에 따라 유체의 움직임을 원활하게 하고 온도 구배 차이를 조절할 수 있고 용해도 차와 결정 성장 속도의 제어가 가능하다.
As described above, the basket 100 and the rack 200 may be separated and positioned at the top or the bottom, and the convection control plate 300 located at the center may be replaced to smooth the movement of the fluid according to each single crystal growth method. Temperature gradient differences can be controlled and solubility differences and crystal growth rates can be controlled.

양의 온도(압력) 계수 용해도는 다른 모든 변수들이 일정하게 유지될 때, 화합물의 용해도가 온도(압력) 증가에 따라 같이 증가하는 함수로 표시되는 것을 의미한다. 또한, 음의 온도(압력) 계수 용해도는 다른 모든 변수들이 일정하게 유지된다면, 화합물의 용해도가 온도(압력) 감소에 따라 같이 감소하는 함수로 표시되는 것을 의미한다. Positive temperature (pressure) coefficient solubility means that when all other variables remain constant, the solubility of the compound is expressed as a function of increasing with increasing temperature (pressure). Also, negative temperature (pressure) coefficient solubility means that if all other variables remain constant, the solubility of the compound is expressed as a function of decreasing with temperature (pressure) decrease.

상기 바스켓(100)의 내부에 위치하는 원료물질이 음의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙(200)이 하부에 위치하고 원료 물질들을 배치하는 바스켓(100)은 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.(도 1 참조)When the raw material located inside the basket 100 has a negative temperature (pressure) coefficient solubility, the rack 200 is located at the bottom and the basket 100 for placing the raw materials is located at the top. (See Fig. 1)

상기 바스켓(100)의 내부에 위치하는 원료물질이 양의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙(200)이 상부에 위치하고 원료 물질들을 배치하는 바스켓(100)은 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.(도 2 참조)
When the raw material located inside the basket 100 has a positive temperature (pressure) coefficient solubility, the rack 200 is positioned at the top and the basket 100 at which the raw materials are disposed is located at the bottom. (See Fig. 2)

상술하였듯이, 상기 대류조절판(300)은 원료물질의 상태와 외적인 요소 즉, 용기 내부의 온도와 압력에 따라서 상기 대류조절판(300)에 천공되어 있는 개공홀(340)의 크기가 상이한 상기 대류조절판(300)을 교체할 수 있다.As described above, the convection control plate 300 is different from the size of the opening hole 340 perforated in the convection control plate 300 according to the state of the raw material and the external factors, that is, the temperature and pressure inside the vessel ( 300) can be replaced.

도 4는 상기 개공홀(340)의 크기가 다른 상기 대류조절판(300)의 일 실시예를 도시화한 것이다.Figure 4 illustrates an embodiment of the convection control plate 300 is different in size of the opening hole (340).

상기 대류조절판(300)은 상기 제1 대류조절판(350)과 상기 제2 대류조절판(360)을 포함한다.The convection control plate 300 includes the first convection control plate 350 and the second convection control plate 360.

상기 제1 대류조절판(350)은 중앙부에 천공되는 제1 개공홀(352)을 포함하며, 복수개의 제1 고정홀(351)을 포함한다.The first convection control plate 350 includes a first opening hole 352 that is drilled in the center portion, and includes a plurality of first fixing holes 351.

상기 제2 대류조절판(360)은 중앙부에 천공되는 제2 개공홀(362)을 포함하며, 복수개의 제2 고정홀(361)을 포함한다.The second convection control plate 360 includes a second opening hole 362 drilled in the center portion, and includes a plurality of second fixing holes 361.

도시된 바와 같이, 상기 제1 개공홀(352)과 제2 개공홀(362)의 크기가 상이하며, 상술한 상황에 따라 상기 제1 대류조절판(350)과 상기 제2 대류조절판(360) 중 선택하여 사용할 수 있다.As shown, the sizes of the first opening hole 352 and the second opening hole 362 are different, and the first convection control plate 350 and the second convection control plate 360 according to the above situation You can choose to use it.

상기 개공홀(340)이 크기가 다른 상기 대류조절판(300)을 상기 제1 대류조절판(350)과 상기 제2 대류조절판(360)을 실시예로 도시화 하였지만, 상기 개공홀(340)의 크기가 다양한 대류조절판(300)을 장착할 수 있다.
The convection control plate 300 having a different size of the opening hole 340 is shown in the embodiment the first convection control plate 350 and the second convection control plate 360, but the size of the opening hole 340 Various convection control plates 300 can be mounted.

도 5를 이용하여 본 발명의 상기 랙(200)에 대해서 상세히 설명한다.The rack 200 of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.

상기 랙(200)은 양측면이 상기 랙지지대(210)에 고정되며, 종자 결정(240)이 고정되는 고정스프링(220)이 위치한다.Both sides of the rack 200 are fixed to the rack support 210, and the fixed spring 220 to which the seed crystals 240 are fixed is located.

상기 고정스프링(220)은 C자 형태로 제작되어, 상기 종자 결정(240)이 상기 랙(200)에 쉽게 삽입 또는 인출할 수 있다.(도 5a 참조)The fixed spring 220 is manufactured in a C-shape, so that the seed crystals 240 can be easily inserted into or withdrawn from the rack 200 (see FIG. 5A).

도 5b에 도시된 바와 같이 상기 고정스프링(220)이 파손될 경우, 상기 랙(200)에 형성되어 있는 나사홀(231)에 고정나사(230)를 결합하여 상기 종자 결정(240)을 고정할 수 있다.As shown in FIG. 5B, when the fixing spring 220 is broken, the seed crystal 240 may be fixed by coupling the fixing screw 230 to the screw hole 231 formed in the rack 200. have.

상기 고정나사(230)를 이용하여 상기 종자 결정(240)을 고정할 경우, 상기 고정나사(230)의 내측면에 상기 종자 결정(240)의 일측면이 밀착되고, 상기 종자 결정(240)의 타측면이 상기 랙(200)에 밀착되어 고정된다.When the seed crystal 240 is fixed by using the fixing screw 230, one side of the seed crystal 240 comes into close contact with an inner surface of the fixing screw 230, and the seed crystal 240 of the seed crystal 240 is fixed. The other side is tightly fixed to the rack 200.

또한, 상기 단결정 성장 장치(10)를 이용하여 단결정을 성장하는 방법은 암모노써멀법, 수열법, 및 용매열법으로 단결정을 형성할 수 있으며, 상술한 암모노써멀법, 수열법, 및 용매열법은 종래의 특허문헌에 많이 기재되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다.In addition, the method of growing a single crystal using the single crystal growth apparatus 10 may form a single crystal by an ammonothermal method, a hydrothermal method, and a solvent thermal method, and the above-described ammonothermal method, hydrothermal method, and solvent thermal method Since much is described in the conventional patent document, detailed description is abbreviate | omitted.

또한, 상기 단결정 성장 장치(10)는 질화물 단결정(질화갈륨, 질화알루미늄) 및 산화물 단결정(산화아연, 수정) 등을 단결정화 시킬 수 있으며, 단결정을 생성하기위한 성장조건에 따라서, 각기 다른 개공도의 대류조절판(300)을 사용하여 단결정을 성장할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the single crystal growth apparatus 10 may single crystallize nitride single crystals (gallium nitride, aluminum nitride) and oxide single crystals (zinc oxide, crystal) and the like, and have different porosities depending on growth conditions for producing single crystals. Using the convection control plate 300 has the advantage of growing a single crystal.

따라서, 본 발명의 단결정 성장 장치(10)는 하나 이상의 원소를 함유한 원료 물질들을 배치하는 바스켓(100)과 종자 결정들을 결속할 수 있는 랙(200) 및 대류조절판(300)을 구비하여 성장 속도, 용해도 차, 온도 구배, 대류결정판의 개공도 등의 사항들을 재현성 있게 확립하여 품질이 균일한 단결정 성장에 적용할 수 있고, 상기 바스켓(100)과 상기 랙(200)이 분리 가능하고 중앙에 위치하는 상기 대류조절판(300)도 교체 가능하여 개공도를 조절 할 수 있어 한 개의 바스켓(100) 및 종자 결정 결속용 랙(200)을 가지고 각각의 개공도에 따른 대류조절판(300)을 단결정 성장에 활용할 수 있는 단결정 성장 장치(10)에 관한 것이다.
Therefore, the single crystal growth apparatus 10 of the present invention includes a basket 100 for disposing raw materials containing one or more elements, and a rack 200 and a convection control plate 300 capable of binding seed crystals. , Solubility difference, temperature gradient, openness of convective crystal plate can be reproducibly established and applied to single crystal growth with uniform quality, and the basket 100 and the rack 200 are separable and centrally located The convection control plate 300 is also replaceable to control the degree of opening has a basket 100 and the seed crystal binding rack 200 has a convection control plate 300 according to each opening degree to single crystal growth A single crystal growth apparatus 10 that can be utilized.

10 : 단결정 성장 장치
100 : 바스켓
110 : 바스켓 지지대
200 : 랙
210 : 랙 지지대 220 : 고정스프링
230 : 고정나사 231 : 나사홀
240 : 종자 결정
300 : 대류조절판
310 : 상부조절판지지대 311 : 상부조절판고정부
320 : 하부조절판지지대 321 : 하부조절판고정부
330 : 고정홀 340 : 개공홀
350 : 제1 대류조절판 351 : 제1 고정홀
352 : 제1 개공홀 360 : 제2 대류조절판
361 : 제2 고정홀 362 : 제2 개공홀
400 : 상부지지대고정부 500 : 하부지지대고정부
510 : 본체고정부재10: single crystal growth apparatus
100: basket
110: basket support
200: rack
210: rack support 220: fixed spring
230: fixing screw 231: screw hole
240: seed determination
300: convection control plate
310: upper control plate support 311: upper control panel fixing
320: lower adjustment plate support 321: lower adjustment plate
330: fixing hole 340: opening hole
350: first convection control plate 351: first fixing hole
352: first opening hole 360: the second convection control plate
361: second fixing hole 362: second opening hole
400: upper support high government 500: lower support high government
510: body fixing member

Claims (8)

단결정 성장 장치(10)에 있어서,
원료 물질들을 배치하는 바스켓(100);
종자 결정(240)이 고정되는 고정스프링(220)을 구비하는 적어도 하나 이상의 랙(200); 및
상기 바스켓(100)과 상기 랙(200) 사이에 위치하는 대류조절판(300);을 포함하고,
상기 바스켓(100)과 상기 랙(200)이 분리되어 상기 대류조절판(300)을 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
In the single crystal growth apparatus 10,
A basket 100 for placing raw materials;
At least one rack 200 having a fixed spring 220 to which the seed crystals 240 are fixed; And
And; a convection control plate (300) positioned between the basket (100) and the rack (200).
Single basket growth apparatus, characterized in that the basket 100 and the rack 200 is separated to replace the convection control plate (300).
제 1항 있어서,
상기 단결정 성장 장치(10)는
상기 바스켓(100)에 위치하는 원료물질이 양의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙(200)이 상부에 위치하고 상기 바스켓(100)은 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The single crystal growth apparatus 10
When the raw material is located in the basket 100 is a positive temperature (pressure) coefficient solubility, the rack (200) is located on the top and the basket (100) is characterized in that the single crystal growth apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 단결정 성장 장치(10)는
상기 바스켓(100)에 위치하는 원료물질이 음의 온도(압력) 계수 용해도인 경우에는 상기 랙(200)이 하부에 위치하고 상기 바스켓(100)은 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The single crystal growth apparatus 10
When the raw material is located in the basket 100 is negative temperature (pressure) coefficient solubility, the rack 200 is located at the bottom and the basket 100 is characterized in that located in the top.
제 1항에 있어서,
상기 대류조절판(300)은
상기 바스켓(100)의 내부에 위치하는 원료물질에 따라서 중심부에 천공되어 있는 개공홀(340)의 크기가 다른 것이 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The convection control plate 300 is
The single crystal growth apparatus, characterized in that the size of the opening hole 340 is drilled in the center according to the raw material located in the basket 100 is installed.
제 1항에 있어서,
상기 단결정 성장 장치(10)는
아임계 및 초임계 상태에서 단결정을 성장하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The single crystal growth apparatus 10
A single crystal growing apparatus characterized by growing single crystals in subcritical and supercritical states.
제 1항에 있어서,
상기 고정스프링(220)은 C자 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The fixed spring 220 is a single crystal growth apparatus, characterized in that the C-shaped production.
제 1항에 있어서,
상기 랙(200)은 나사홀(231)이 천공되고, 상기 나사홀(231)에 고정나사(230)가 삽입되어 종자 결정(240)을 고정하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.
The method of claim 1,
The rack (200) is a single crystal growth apparatus, characterized in that the screw hole (231) is drilled, the fixing screw 230 is inserted into the screw hole (231) to fix the seed crystal (240).
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단결정 성장 장치(10)는
암모노써멀(ammonothermal)법, 수열(hydrothermal)법 및 용매열(solvethermal)법 중 어느 한 방법을 이용하여 단결정을 성장하는 것을 특징으로 하는 단결정 성장 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The single crystal growth apparatus 10
A single crystal growing apparatus characterized by growing a single crystal using any one method of ammonothermal method, hydrothermal method, and solvent thermal method.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004002152A (en) * 2002-02-22 2004-01-08 Mitsubishi Chemicals Corp Method of manufacturing nitride single crystal
US7316746B2 (en) * 2005-03-18 2008-01-08 General Electric Company Crystals for a semiconductor radiation detector and method for making the crystals
KR20110021961A (en) * 2008-05-28 2011-03-04 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 Hexagonal wurtzite single crystal
KR20110093852A (en) * 2008-11-07 2011-08-18 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 Group-iii nitride monocrystal with improved purity and method of producing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004002152A (en) * 2002-02-22 2004-01-08 Mitsubishi Chemicals Corp Method of manufacturing nitride single crystal
US7316746B2 (en) * 2005-03-18 2008-01-08 General Electric Company Crystals for a semiconductor radiation detector and method for making the crystals
KR20110021961A (en) * 2008-05-28 2011-03-04 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 Hexagonal wurtzite single crystal
KR20110093852A (en) * 2008-11-07 2011-08-18 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 Group-iii nitride monocrystal with improved purity and method of producing the same

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