[发明专利]晶体生长装置及生长方法

说明书

本发明涉及一种晶体生长装置，其包括一石英炉、一底座、一顶盖、一提拉机构以及一籽晶；底座和顶盖分别固定于石英炉的下表面和上表面；石英炉包括一坩埚、包覆坩埚的保温材料、围绕坩埚的一加热器、一进气管、一波纹管、一籽晶杆、一出气管；坩埚内置有熔体，籽晶与熔体的液面相接；保温材料上部开设有上下贯穿的第一通孔，顶盖开设有上下贯穿的第二通孔，波纹管连接于顶盖和提拉机构之间，石英炉、顶盖、波纹管、提拉机构共同形成一炉腔，籽晶杆上下贯穿第一通孔、第二通孔，且籽晶杆两端分别连接籽晶和提拉机构；进气管贯穿底座而与炉腔连通；出气管贯穿顶盖，出气管的一端与炉腔连通。本发明同时涉及一种晶体生长方法。

技术领域

本发明涉及晶体的制备领域，尤其涉及一种晶体生长装置及生长方法。

背景技术

提拉法又称丘克拉斯基法，是一种从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。提拉法的过程是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面熔接籽晶并开始提拉，在一定条件下，熔体在固液界面上逐渐凝固而生长出单晶体。提拉法已经成为应用范围最广的一种晶体生长方法。

单晶提拉炉是提拉法生长晶体的装置，一般由炉腔、加热系统、提拉系统、气氛控制系统等部分组成。其中，炉腔是晶体生长的容器，是单晶提拉炉重要的组成部分。炉腔起到隔绝空气，隔绝热辐射等作用。一般情况下，炉腔由双层不锈钢制作，中间通冷却水保护。多数单晶提拉炉需要在炉腔上开孔，用于观察晶体生长情况。由于炉腔复杂的结构，使得单晶提拉炉成本较高，不利于规模化生产；冷却循环水带走大量热量，不利于节能；由于炉腔为尺寸固定的不锈钢焊接而成，生长不同尺寸的晶体需要定制不同尺寸的炉腔，造成额外成本较高。

因此，有必要设计一种既能简化炉腔，又能够降低成本的一种晶体生长装置及生长方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简化炉腔、降低成本的晶体生长装置及生长方法。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案：一种晶体生长装置，晶体生长装置包括一石英炉、一底座、一顶盖、一提拉机构以及一籽晶；所述底座和顶盖分别固定于石英炉的下表面和上表面；石英炉包括一坩埚、包覆坩埚的保温材料、围绕坩埚的一加热器、一进气管、一波纹管、一籽晶杆、一出气管；所述坩埚内置有熔体，籽晶与熔体的液面相接；保温材料上部开设有上下贯穿的第一通孔，顶盖开设有上下贯穿的第二通孔，波纹管连接于顶盖和提拉机构之间，所述石英炉、顶盖、波纹管、提拉机构共同形成一炉腔，籽晶杆上下贯穿第一通孔、第二通孔，且籽晶杆两端分别连接籽晶和提拉机构；进气管贯穿底座而与炉腔连通；出气管贯穿顶盖，出气管的一端与炉腔连通。

作为本发明的进一步改进，所述底座的上表面凸设有若干卡块；石英炉与底座通过卡块固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述底座上连接一第一进水管、一第一出水管。

作为本发明的进一步改进，所述顶盖上连接一第二进水管和一第二出水管。

作为本发明的进一步改进，所述晶体生长装置还包括用于支撑提拉机构的一支架。

作为本发明的进一步改进，所述晶体生长装置还包括一液槽，所述液槽盛装有吸收液，出气管的另一端位于吸收液内。

作为本发明的进一步改进，所述吸收液为水。

本发明还提出一种晶体生长方法，采用上述晶体生长装置，晶体生长方法包括如下步骤：

S1：装炉阶段：将石英炉固定在底座中；将原料装入坩埚内，并安装好加热器；将顶盖安装在石英炉上，并将出气管插入盛有吸收液的液槽中；由第一进水管向底座通入冷却水，由第二进水管向顶盖通入冷却水；由第一出水管排出底座的冷却水；由第二出水管排出顶盖的冷却水；