[实用新型]坩埚保温装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶体加工技术领域，特别是涉及一种坩埚保温装置。

背景技术

热交换法以其自动化程度高、热场稳定、寿命长以及对人工依赖较低等优势成为蓝宝石等晶体生长的一种非常重要的生产方法。

通常，在蓝宝石等晶体需要通过热交换法生长时，将高纯氧化铝原料放置在坩埚内，并将坩埚放置在晶体炉内对坩埚进行加热，此时，设置在该坩埚上的坩埚保温装置具有非常重要的作用。具体的，在应用过程中，该坩埚保温装置覆盖在坩埚上，将坩埚围成半密封空间有利于形成晶体生长所需要的温度梯度，并能够有效防止晶体炉内挥发物中的异物掉落到坩埚内污染蓝宝石等晶体原料，而且还能够通过该坩埚保温装置观察蓝宝石等晶体的生长。

然而，在相关技术中，应用热交换法促进蓝宝石等晶体生长时，一般用于保证坩埚内温度的方法是：直接在坩埚上放置坩埚保温装置，而用于放置在坩埚上的坩埚保温装置一般为一块很薄的耐高温金属板，由于制作该坩埚保温装置的耐高温金属板的厚度较薄，使得该坩埚保温装置的热惯性小，从而使其抵抗晶体炉内的气体流动和温度波动导致的干扰能力较差；并且，在仅仅使用较薄的耐高温金属板作为坩埚保温装置时，该耐高温金属板使坩埚液面温度分布比较均匀，坩埚内晶体液面的径向温度梯度和纵向温度梯度都比较小；从而使得坩埚内顶部晶体生长时，由于晶体的温度梯度较小，导致晶体顶部的生长速度不容易控制，最终可能导致坩埚内顶部晶体出现烟雾、气泡以及晶界等较大缺陷，进而大大降低晶体的质量。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种坩埚保温装置，以解决现有技术中由于较薄的坩埚保温装置使坩埚内液面温度分布比较均匀，造成晶体生长速度不易控制，并可能导致生成的晶体质量降低等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种坩埚保温装置，用于盖合与所述坩埚保温装置相配合的坩埚，所述坩埚保温装置包括：

金属挡板，所述金属挡板用于覆盖在所述坩埚的开口处；以及

石墨保温结构，所述石墨保温结构设置在所述金属挡板上，所述石墨保温结构的中心位置设置为空心的圆台结构；其中，

所述空心的圆台结构的下端面的直径小于所述空心的圆台结构的上端面的直径。

可选的，所述石墨保温结构包括：

下石墨板，设置在所述金属挡板上；

保温块，所述保温块设置在所述下石墨板上；

上石墨板，设置在所述保温块的上方；其中，

所述保温块与所述空心的圆台结构相接的侧面为斜面，所述下石墨板与所述上石墨板相互平行，且所述上石墨板的面积小于所述下石墨板的面积。

可选的，所述保温块包括石墨毡，且所述石墨毡设置在所述上石墨板和所述下石墨板之间。

可选的，所述保温块的斜面设置有石墨板，所述石墨板覆盖在所述斜面上。

可选的，所述金属挡板与所述石墨保温结构之间设置有垫块，且所述垫块与所述石墨保温结构之间设置有惰性金属片，其中，

所述垫块用于将所述石墨保温结构与所述金属挡板之间设置一定间隙，且所述石墨保温结构与所述金属挡板之间相互平行设置。

可选的，所述垫块包括钨钼，所述惰性金属片包括钽片，所述钽片设置在所述垫块与所述石墨保温结构之间的接触面。

可选的，所述金属挡板位于所述坩埚中心的位置设置有贯穿所述金属挡板上表面和下表面的通孔。

可选的，所述金属挡板上设置有保护筒，所述保护筒为两端设置有开口的中空筒状结构，所述通孔位于所述保护筒的内部，且所述保护筒内的空间连通所述通孔。

可选的，所述金属挡板为耐高温金属板，所述耐高温金属板上设置有多个细孔或细缝，且所述耐高温金属板的厚度为1-6mm。

可选的，所述保护筒包括钨钼，所述保护筒的高度大于或等于所述石墨保温结构的厚度。

由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的坩埚保温装置包括金属挡板和设置在金属挡板上的石墨保温结构，该石墨保温结构的厚度沿远离金属挡板的轴心方向逐渐增加。通过该石墨保温结构使得该坩埚具有较好的保温效果，并具有较大的热容量和热惯性，能够有效抵抗晶体炉内的气流波动和温度波动，有利于晶体的稳定生长；同时，该石墨保温结构中心位置设置空心圆台结构，且空心圆台结构的下端面直径小于上端面直径，使得该石墨保温结构为一个非均匀保温的石墨保温结构，在该坩埚保温装置与坩埚盖合后，使该坩埚内液面温度分布不同，有效增加坩埚内的径向温度梯度和纵向温度梯度，从而有效提高晶体质量。