[发明专利]一种晶体生长提拉装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在各种高温、高真空、气氛条件下生长人工晶体设备采用的提拉装置。

背景技术

由于国内外对晶体材料在LED衬底、窗口、光纤、激光等方面的大量应用，使国内晶体生长也逐步走出实验室，进行批量制造。由于高温晶体生长难度大以及晶体生长时的一些特别工艺要求，非常需要一些专门的与之相适应的生长设备。目前国外生长设备制造水准很高，但价格昂贵，且不能够实现气氛生长。国内已经有一些院校、企业以及科研机构开始制造晶体生长设备。现有提拉晶体装置多为炉膛通常为侧开门设计。侧开门炉膛生长高温晶体时，每次需要重新拆卸和安装保温材料，这样容易造成温场变动较大，对生长的稳定性影响较大，不利于连续稳定的生长高质量晶体材料。另外由于受侧开门设计，炉膛内安装时可用空间利用率不高，对温场设计限制大，从而限制生长出晶体的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设计，籽晶杆可以以支撑轴为轴心水平旋转，在任意位置固定，并可以在真空和气氛条件下使用。

安装温场保温材料时，将籽晶杆以支撑轴为中心旋转移开，从顶部装入温场保温材料，取晶体和加料时旋转籽晶杆，从顶部加料，保证每次加料和取出晶体更加方便快捷，炉膛清理更加方便。目的在于解决以往侧开门晶体生长炉所遇到的一些问题，包括以下几个方面：第一，温场材料不必每次拆装，保证温场在连续生长过程中始终保持稳定；第二，充分利于炉膛的直径和高度，使保温温场直径方向设计尽可能贴近炉臂，高度贴近炉盖，保证炉膛的利用率高，使生长区间更大。籽晶杆上端装有称重头，实现称重显示，使晶体生长更加直观，操作更加简单。所有与炉膛连接部件连接均为真空设计连接，连接之间有紧固装置，可实现气氛生长，也可用于低挥发性晶体生长。

本发明是通过一下技术方案实现的：

一种晶体生长提拉装置设计包括：本套提拉装置包括旋转承重系统，下支撑系统，提拉系统。主要由以下几个部分构成：真空套管4、称重旋转室5、提拉系统6、小炉盖提拉下降手动摇柄7、籽晶杆手动提拉下降手动摇柄8、提拉系统固定9、定位扳手10、下支撑杆11、下支撑杆固定12。

本套装置支撑系统分上下两层，如图1所示。支撑系统下面部分为下支撑架，起承重和沿水平方向旋转作用；提拉系统支撑系统固定上部，起调节拉速的作用。下支撑架固定在炉体上，提拉系统固定在下支撑架上，该装置可以以下支撑杆为轴心旋转，在任意角度固定。提拉系统在安装在下支撑架上面，安装时可以移动微调，使籽晶杆对中，籽晶杆对中后固定。称重旋转室为真空密封，称重室的下部为真空密封套管，真空套管上部与称重旋转室之间为法兰密封连接。真空套管下部与炉盖之间密封连接，为法兰密封结构，使炉膛处于密封状态。真空套管的内部为籽晶杆，使籽晶杆处于全密封状态。籽晶杆为双夹层水冷套结构，中间通冷却水，顶部与称重系统相连结，生长过程中显示晶体重量。

本装置的提拉和下降通过变速箱实现。提拉系统和称重室连接，带动称重旋转室上下移动，完成籽晶杆的上下位移，自动提拉速度精度高于0.05mm/h。

本发明的优点和效果：

本设计籽晶杆采用夹层结构，运用冷却水方法对籽晶杆表明降温，达到冷却效果。

籽晶杆可以沿支撑轴旋转，适合与炉膛顶盖设计。每次加料和取出晶体时，旋转移动籽晶杆，打开炉体顶盖，即可。本设计使炉膛具有体积减小，有利于恒温区达到更高温度，适合高温大尺寸晶体生长，以及具有拆装方便的优点。本设计对保持炉膛内温场稳定、晶体连续稳定生长有很大帮助。

本设计设有自动称重系统，显示晶体重量。

本设计设有一套手动提拉系统和一套自动提拉系统。自动提拉系统提拉速度精度高于0.05mm/h。提拉系统可以上升和下降，籽晶杆在炉内的位置通光珊尺在面板上显示读数。

本设计配有一套旋转系统，籽晶杆转速为0-50rpm。

所有由于炉体上部炉盖和称重室之间的连接采用波纹管连接，使炉内实现真空，真空连接件之间有紧固密封。保证炉膛在真空状态或气氛状态下完成晶体生长。由于本设计的真空连接间均有紧固装置，可实现气氛生长。

本设计的真空条件实用范围：从1个大气压到真空度高于10^-3pa量级，可实现气氛生长。

附图说明

附图为提拉系统装置示意图，其中：1.电极  2.观察窗挡板  3.观察窗  4.真空套管  5.称重室  6.提拉系统  7.小炉盖提拉手动摇柄  8.手动提拉手动摇柄  9.上支撑杆固定  10.定位扳手  11.下支撑杆  12.下支撑杆固定。