[实用新型]一种人造金刚石单晶生长用石墨梯度发热元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种人造金刚石单晶生长用石墨梯度发热元件。

背景技术

在用高温－高压法生长大尺寸人造金刚石单晶时，均采用温差法。即人造金刚石单晶晶种位于容器的冷端，高纯石墨源位于容器的热端。现有技术中采用的管状石墨发热元件两端需维持约30℃的温差。目前在两面顶、六面顶、分球式压机等高压合成设备上生长金刚石单晶时，一般采用加大靠近晶种端碳化钨压砧冷却水流量的方法来维持这一温差。由于各类超高压系统的碳化钨压砧冷却系统远离高压合成腔体，极易形成热滞，常导致单晶生长重复性差、容易在晶体中形成金属包裹体等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种人造金刚石单晶生长用石墨梯度发热元件，不易造成热滞。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种人造金刚石单晶生长用石墨梯度发热元件，具有锥形石墨发热管，所述锥形石墨发热管具有发热壁体以及由发热壁体围成的上、下相通的直型空腔，所述锥形石墨发热管的发热壁体的外壁为锥形，所述锥形石墨发热管的发热壁体的上端的壁厚小于锥形石墨发热管的发热壁体的下端的壁厚，所述锥形石墨发热管的发热壁体的上端的电阻大于锥形石墨发热管的发热壁体的下端的电阻。

进一步地，所述锥形石墨发热管的发热壁体由上至下的壁厚不同并逐渐增大，所述锥形石墨发热管的发热壁体由上至下的电阻值不同并逐渐减小。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的锥形石墨发热管的直型空腔用于放置人造金刚石单晶生长用容器，容器的上端的温度高于容器的下端的温度，容器的上端为热端，容器的下端为冷端，锥形石墨发热管发热壁体上端的壁厚较小及电阻较大，锥形石墨发热管的空腔上端对应容器的热端，锥形石墨发热管发热壁体下端的壁厚较大及电阻较小，锥形石墨发热管的空腔下端对应容器的冷端。由于高压合成人造金刚石时，石墨梯度发热元件与外部的人造金刚石单晶生长用的导线、碳化钨压砧构成串联电路，因此电阻越大，加热功率越大。由于锥形石墨发热管的发热壁体上端与下端的电阻值不同，因此加热时不易产生热滞，对温差的维持性能较好。石墨梯度发热元件的电流－电压由外部加热电源来控制，可通过控制外部加热电源的电流－电压来控制石墨梯度发热元件的加热功率，便于有效控制人造金刚石单晶生长用容器腔体内的温差，进一步提高人造金刚石单晶生长的生产质量。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的锥形石墨发热管的直型空腔放置人造金刚石单晶生长用容器后的结构示意图；

其中:1、锥形石墨发热管，2、容器，3、石墨源，4、人造金刚石晶种。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种人造金刚石单晶生长用石墨梯度发热元件，具有锥形石墨发热管1，锥形石墨发热管1具有发热壁体以及由发热壁体围成的上、下相通的直型空腔，锥形石墨发热管1的发热壁体的外壁为锥形，锥形石墨发热管1的发热壁体的上端的壁厚小于锥形石墨发热管1的发热壁体的下端的壁厚，锥形石墨发热管1的发热壁体的上端的电阻大于锥形石墨发热管1的发热壁体的下端的电阻。锥形石墨发热管1的发热壁体由上至下的壁厚不同并逐渐增大，锥形石墨发热管1的发热壁体由上至下的电阻值不同并逐渐减小。

如图2所示，使用时，本实用新型的锥形石墨发热管1的直型空腔放置人造金刚石单晶生长用容器2，容器2的上端的温度高于容器2的下端的温度，容器2的上端为热端，容器2的下端为冷端，容器2的上端用于放置人造金刚石单晶生长用石墨源3，容器2的下端用于放置人造金刚石晶种4及人造金刚石单晶生长用催化剂。

锥形石墨发热管1发热壁体上端的壁厚较小及电阻较大，锥形石墨发热管1的空腔上端对应容器2的热端，锥形石墨发热管1发热壁体下端的壁厚较大及电阻较小，锥形石墨发热管1的空腔下端对应容器2的冷端。