[发明专利]适用于晶体生长的异形热场装置

说明书

本发明涉及一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈(1)、保温层(2)、感应发热体(3)、原料(4)、坩埚(5)和坩埚支柱(6)，所述的感应发热体(3)设置在保温层(2)内壁处，且两者的形状为异型结构。与现有技术相比，本发明大大拓宽了发热体材料的选择，简化了发热体加工，有利于生长出高质量晶体。

技术领域

本发明属于晶体材料制备技术领域，涉及一种是对坩埚下降法、温度梯度法等类似晶体生长工艺的热场进行创新式改进的适用于晶体生长的异形热场装置。

背景技术

坩埚下降法、温度梯度法一直是砷化物、氟化物、氧化物(如GaAs、CaF₂、MgF₂、BGO、BBO、Al₂O₃)等人工晶体的主要生长方法。其具有温度梯度可控易调节，自动化程度高、人工操作便捷、热场重复性好，热场结构简单，生产效率高等优点，是一种非常适合工业化、规模化的晶体生长工艺。但其工艺有如下缺点：

1、目前传统工艺普遍是电阻加热方式，加热体形状为蛇形环绕的直筒形、鸟笼形或者金属网筒状结构。需要对保温层进行破坏方能使发热体与电极相连接，对温度梯度影响较大。且由于直筒式发热体温度梯度没有渐变，造成温度梯度会突然出现过冷过热的情况。

2、发热体电极与电源铜电极连接时，可能会由于出现腐蚀现象造成电流过流打火；或者发热体电极挥发使其与铜电极不匹配的情况。

3、铜电极需要有大量的冷却水保证铜电极不会融化，既耗能又增加了设备的复杂程度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大大拓宽了发热体材料的选择，简化了发热体加工，有利于生长出高质量晶体的适用于晶体生长的异形热场装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于晶体生长的异形热场装置，包括感应线圈、保温层、感应发热体、原料、坩埚和坩埚支柱，其特征在于，所述的感应发热体设置在保温层内壁处，且两者的形状为异型结构。

所述的感应发热体和保温层成喇叭形、倒扣碗形或无下底梯形状。

所述的坩埚置于保温层内，且距离所述的感应发热体在7mm—40mm。

所述的保温层的厚度在15mm—40mm。

所述的感应线圈设置在保温层外侧，且距离保温层5-10mm。

所述的感应线圈为7-12匝线圈，感应频率为2kHz—15kHz。

所述的感应发热体的材质为钨、钼、石墨、铱或铼。

所述的保温层的材料为石墨毡、碳毡、氧化锆、氧化铝或石英。

所述的坩埚下设有坩埚支柱，通过坩埚支柱的调节坩埚与感应发热体之间的距离。

根据热场材料和晶体特性选择填充气种类及压强。

长晶过程中可根据需要，调节线圈相对发热体的位置，构建温度梯度。

长晶过程中可根据需要，调节坩埚与发热体的相对位置，构建温度梯度。

长晶过程中可根据晶体生长特性对温度梯度的要求，1)选择坩埚不动，只调节功率；2)功率不动，只进行坩埚在发热体中相对位置的升降；3)或者方法1)与方法2)交叉同步实施进行生长控制。同时根据晶体对温度梯度的要求，可在装炉时调整线圈的匝数，线圈相对发热体的位置。

本发明的创新之处在于：

1、在传统感应加热的基础上设计出了异形的发热体，使得温度梯度呈现一个渐变过程。