[实用新型]一种准晶单晶生长装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于生长准晶单晶的装置。

背景技术

1984年11月，美国马里兰州国家标准局的以色列科学家D.Shechtman等人在急冷Al-14at.%Mn合金的电子衍射图谱中，发现了具有五次对称的斑点分布，Shechtman在Al-Mn合金中发现的新的结构即是准晶体。

今天已知的准晶有几百种，其中稳定准晶有几十种，在不断的实验过程中对于稳定准晶的制备也总结出了不少方法。人们发现，生长普通晶体的许多方法可以借用来生长准晶，比如，熔体生长法、提拉法、尖端形核法和浮区法等。晶体生长的方法制备准晶能实现，是因为稳定的准晶相具有与其它的热力学稳定的晶体相一样的行为。

尖端形核法是一种单晶生长的经典方法。合适成分的熔体放入竖直炉子中，炉子事先设定好温度梯度。在温度梯度下缓慢的移动熔体，盛有熔体的坩埚离开炉子的高温区，坩埚的最下部往下移动，晶体最先在坩埚底部凝固。

籽晶提拉法是另外一种大家熟知的晶体生长方法，这种方法广泛用来生长高质量的半导体材料。这种方法要求高质量的籽晶浸入到合适成分的熔体中。在生长的过程中选择合适的温度而使得在液固界面形成半圆形的熔区。随着籽晶的旋转上升单晶就稳定的从熔体中生长出来。

浮区法也是近几年出现的晶体生长方法之一。这种方法利用卤灯将多晶的料棒加热，熔体在料棒下部的籽晶上结晶生长。

熔体生长法是将合适成分的熔体放入坩埚中按照设定的程序慢冷结晶的方法。盛有熔体的坩埚放在炉子里，炉子在精确的程序控制下产生一个小的温度梯度。在合金的熔化温度以上，材料首先经历一个成分的均匀化过程，晶体在慢冷的过程中形核和长大。对于这种技术，为了获得大的单晶，应在冷却的过程中控制形核率，所以小的温度梯度是必须的。另一个需要考虑的问题是避免在长时间的加热过程中对于高蒸汽压组元合金熔体的蒸发。为了减少降温过程中形核的发生，应减小形核处的体积，如锥状的坩埚就是不错的方案。同其它几种单晶生长方法相比较熔体生长法需要的设备比较简单，比如晶体提拉法需要提升装置，浮区法需要光学加热系统以及样品和加热源的运动装置等，熔体法只需要能升到所需温度的箱式电阻炉（马弗炉）就可以了；而且熔体生长法生长的单晶是在相平衡状态下自然结晶的，所以晶体的质量要更好一些,但是这种方法也有形核率较多，且难以控制形核位置等缺点，所以去除包覆在单晶体的多余液体有助于获取大的单晶体。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够去除包覆在单晶体的多余液体有助于获取大的单晶体的单晶生长装置。

为实现上述目的，本实用新型的用于生长准晶单晶的装置，包括加热炉、耐火支撑台、叶腊石样品台和石英管，耐火支撑台设置在加热炉中，叶腊石样品台通过转轴可转动架设在耐火支撑台上，并且转轴一端穿出加热炉；石英管竖直固定安装在叶腊石样品台上，其中封装有对接设置的上、下两个坩埚，合金锭放置在下面的坩埚中，上面的坩埚中设置有石英棉。

进一步，所述转轴与所述加热炉之间的缝隙中设置有石英棉。

本实用新型用于生长准晶单晶的装置在达到约1000℃准晶单晶生长完毕时，通过转动转轴控制叶腊石样品台上的石英管翻转，使多余的未结晶的合金液体落入放有石英棉的坩埚中，未结晶合金液体会渗入到坩埚底部，生长完毕的准晶单晶会被石英棉支撑，在高温状态下就可以将准晶单晶与未结晶合金液体分离开，避免在冷却后难以将包覆在单晶体的多余液体去除的问题，有助于获取大的单晶体。

附图说明

图1为本实用新型的准晶单晶生长装置的结构示意图；

图2为本实用新型去除加热炉后装置的俯视图；

图3为本实用新型的准晶单晶生长装置中石英管的结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，本实用新型的用于生长准晶单晶的装置，包括加热炉1、耐火支撑台2、叶腊石样品台3和石英管4，耐火支撑台2设置在加热炉中1，其两侧壁设置有两个对应的通孔，叶腊石样品台固定安装在转轴23上并随转轴23可转动架设在耐火支撑台2上的两通孔中，加热炉1一侧炉壁上钻出一个直径略大于转轴23直径的通孔，使得整个装置放入加热炉1里面时，转轴23一端能在加热炉壁上露出约3cm，用于扳动转轴23旋转。为了防止炉壁的孔散温，在转轴23与炉壁孔的缝隙中塞入石英棉11。石英管4竖直安装在叶腊石样品台3上，并且通过两个锁紧螺钉31、32固定。