[发明专利]快速制备碳化硅的装置

权利要求书

1.一种快速制备碳化硅的装置，其特征在于：包括炉体，所述炉体的内部设置有生长腔主体（8），所述生长腔主体（8）的上端开口上设置有生长腔上盖（7），所述生长腔主体（8）与生长腔上盖（7）构成第二生长腔，所述第二生长腔的上侧设置有上电阻加热器（6），所述第二生长腔的外周从上到下设置有上感应线圈（20）和主感应线圈（19），所述第二生长腔的下侧设置有下感应线圈（14），通过所述上电阻加热器（6）、上感应线圈（20）、主感应线圈（19）和下感应线圈（14）对所述第二生长腔进行加热；所述第二生长腔内设置有多孔氮化硼内衬主体（18），所述内衬主体上设置有若干个内衬孔（18-3），所述内衬主体的上端开口处设置有氮化硼内衬上盖（23），所述多孔氮化硼内衬主体（18）与所述氮化硼内衬上盖（23）构成第一生长腔，所述第一生长腔与第二生长腔之间的空间内设置有碳化硅块（27）；陶瓷籽晶杆（1）的下端从上到下依次穿过炉体、生长腔上盖（7）、氮化硼内衬上盖（23）后进入到所述第一生长腔内，所述陶瓷籽晶杆（1）内设置有液态冷却金属腔，通过液态冷却金属注入管（1-4）向液态冷却金属腔注入液态金属，陶瓷籽晶杆位于第一生长腔内的一端上固定连接有籽晶夹持（28），碳化硅籽晶（10）固定在所述籽晶夹持（28）上，所述炉体上设置有充气管（17）和排气管（24），通过所述充气管（17）向所述炉体内充入惰性气体；所述碳化硅块（27）在受热升华为Si_mC_n气体后，通过载气的作用不断的进入到第一生长腔内，Si_mC_n气体传输到碳化硅籽晶（10）的固/气界面上形成碳化硅晶体并不断长大，直至生长至所需尺寸，其中，m=1或2，n=0、1或2；

所述上电阻加热器（6）设置有两个，分别位于所述陶瓷籽晶杆（1）的左右两侧，每个所述上电阻加热器（6）的上侧设置有一个导流屏（5），所述导流屏用于将生长腔内挥发出的气体导流至沉积板（25）附近；每个所述导流屏（5）上侧的炉体内壁上设置有一个沉积板（25），所述沉积板用于沉积收集未参与沉积的升华的Si_mC_n气体，所述沉积板（25）内部有水冷装置，用于降低其表面温度；

所述陶瓷籽晶杆（1）包括液态金属导流管（1-1），所述液态金属导流管（1-1）的下端设置有连接部（1-2），所述连接部（1-2）的内径大于所述导流管的内径，且所述导流管与所述连接部（1-2）内的腔体相连通，所述连接部（1-2）的外周设置有外螺纹（1-3），籽晶夹持（28）上设置有内螺纹（28-1），籽晶夹持（28）与所述连接部（1-2）之间通过相互配合的螺纹固定连接，所述籽晶夹持（28）的下端设置有籽晶夹持腔，碳化硅籽晶（10）的上端插入到所述籽晶夹持腔内，且通过位于所述夹持腔两侧的籽晶顶丝螺杆（28-2）进行固定；所述液态金属导流管（1-1）内设置有液态冷却金属注入管（1-4），所述液态冷却金属注入管（1-4）内设置有第一热电偶（3），所述第一热电偶（3）的下端嵌入连接部（1-2）的底部，用于测量碳化硅籽晶（10）处的温度信息，所述液态冷却金属注入管（1-4）用于向所述连接部的腔体内注入液态冷却金属；

所述陶瓷籽晶杆（1）与所述生长腔上盖（7）之间设置有陶瓷挡塞（4），所述氮化硼内衬上盖（23）内部设置内加热丝（22），用于防止连接部（1-2）沉积碳化硅；所述内加热丝（22）的供电导线（26）经过陶瓷挡塞（4）上的陶瓷挡塞电极孔（4-1）引出；

所述生长腔主体（8）的左侧壁、下侧壁和右侧壁上设置有一根以上的侧壁载气管，所述侧壁载气管的内侧与所述生长腔主体（8）相连通，所述侧壁载气管的外侧端部延伸至所述炉体的外侧，所述生长腔主体（8）的下侧壁上设置有下壁热电偶腔（8-2），所述生长腔主体（8）的右侧壁上设置有右壁热电偶腔（8-1），所述右壁热电偶腔（8-1）和下壁热电偶腔（8-2）通过螺纹连接的方式固定在生长腔主体（8）上，待多孔氮化硼内衬主体（18）放置入生长腔主体（8）后再将右壁热电偶腔（8-1）和下壁热电偶腔（8-2）连接在生长腔主体（8）上；所述多孔氮化硼内衬主体（18）在与所述下壁热电偶腔（8-2）相对应的位置设置有内衬下壁热电偶插孔（18-2），所述多孔氮化硼内衬主体（18）在与所述右壁热电偶腔（8-1）相对应的位置设置有内衬右壁热电偶插孔（18-1）；所述右壁热电偶腔（8-1）内设置有第二热电偶（12），所述下壁热电偶腔（8-2）内设置有第三热电偶（15），所述第二热电偶（12）用于测量所述多孔氮化硼内衬主体（18）右侧中部的温度信息，所述第三热电偶（15）用于测量所述多孔氮化硼内衬主体（18）底侧中部的温度信息，位于所述第一生长腔外的所述第二热电偶（12）和第三热电偶（15）的外周设置水冷铜线圈（11）。

2.如权利要求1所述的快速制备碳化硅的装置，其特征在于：所述侧壁载气管与所述炉体的接触部设置有电铸金属接口（29），通过所述电铸金属接口（29）实现与炉体的密封连接；所述侧壁载气管、充气管（17）以及排气管（24）上设置有阀体。