[发明专利]一种VGF单晶炉、加热方法及存储介质

说明书

本发明公开了一种VGF单晶炉、加热方法及计算机可读存储介质,本发明通过设置可移动加热环，通过该可移动加热环调解界面温度，从而实现对晶体的固液界面进行精确的温控。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种VGF单晶炉、加热方法及计算机可读存储介质。

背景技术

晶体生长过程中固液界面形状对晶体质量影响较大，凸界面能够起到将缺陷向外排出的作用，同时减小非均匀形核的概率，得到的晶体单晶率和质量较高，平界面附近热应力较小，能够减小晶体生长过程中应力值，凹界面容易在晶体生长过程中造成夹杂或者杂晶的出现，同时孪晶线的出现概率也较高，因此，众多研究者在晶体生长过程中追求平固液界面或者凸固液界面。Ⅱ-Ⅵ族半导体(碲锌镉)相比Si、砷化镓，材料热导率较低，同时液相热导率高于固相材料的热导率，采用VB法以及VGF法在晶体生长过程中，界面控制比较困难。

晶体生长过程中在密闭的容器中进行，一般采用熏碳石英安瓿或者采用pBN坩埚+石英安瓿进行晶体生长。石英以及pBN坩埚的热导率高于碲锌镉材料的热导率，在晶体生长到过程中，固液界面位置热量向坩埚传导，固液界面接近坩埚位置晶体生长速度加快，整个界面呈现凹界面。因此在晶体生长过程中需要对温场进行调节，控制热流方向，使其沿着固液界面上部传入，同时沿着固液界面下部传出，保持界面形状为凸界面。

固液界面形状调节的方法是靠近固液界面位置的加热器增加功率输出，对固液界面靠近坩埚位置的热流进行补充最终达到优化界面形状的效果。常规使用的VB及VGF单晶炉加热器数量较少(4～8个)，单个加热器长度较长，固液界面形状调整为凸界面需要相应加热器变温幅度较大，而晶体生长过程温度变化过大会导致晶体质量下降，因此限制了设备的调节幅度，当固液界面位于两个加热器之间时，由于加热器自身的构造原因影响，在两个加热器衔接位置温场调节困难，固液界面形状为凹界面无法改变。

发明内容

本发明提供了一种VGF单晶炉、加热方法及计算机可读存储介质，以解决现有技术中对晶体的固液界面形状控制困难的问题。

一方面，本发明提供了一种VGF单晶炉，所述VGF单晶炉内包括可移动加热环；所述可移动加热环进一步包括陶瓷环和加热炉丝两部分构成；

所述加热炉丝为环状加热丝，所述所述加热炉丝整体镶嵌在带有沟槽的陶瓷环上，加热丝两端中间放置有陶瓷块，将所述加热炉丝隔开；

所述陶瓷环截面为C形，所述陶瓷环将加热丝包裹在其内，所述陶瓷环的截面C形结构陶瓷下端伸出长度大于炉丝内径，以阻挡炉丝沿轴向向下方的辐射，使其向安瓿的辐射方向为径向以及沿轴向向上两个范围之内；

所述陶瓷环径向上相对的两侧与两个中空支撑陶瓷杆连接，所述加热炉丝两端引出高温导线穿过所述陶瓷杆一直延伸到炉体外侧与直流模块相连；

所述陶瓷环设有耐高温S型热偶，热偶线穿过所述陶瓷杆到炉体外部与温度控制器相连。

优选地，所述加热炉丝为耐高温圆柱形加热炉丝。

优选地，所述陶瓷块与所述加热炉丝末端设有预定的空隙。

优选地，所述陶瓷杆穿过炉体上部保温塞后穿过两个水冷环，并分别通过各自导引轮后，通过同步定位装置连接在一起，以使两侧的所述陶瓷杆上下移动位移同步进行。

优选地，所述定位装置连接到丝杠滑块上，丝杠下方通过联轴器与步定电机相连，丝杠旋转后其上部滑块实现轴向上下移动，通过控制步定电机旋转速度及时间进而控制陶瓷杆以及加热环上下移动。

另一方面，本发明提供了一种VGF单晶炉加热方法，该方法应用上述任一种所述的VGF单晶炉，包括：

将待生长晶体放置在炉体内部的陶瓷托上，设定VGF单晶炉各个温区的晶体生长程序升温，并设定可移动加热环的加热程序与移动程序辅助进行界面控制；