[发明专利]一种大小可调的组合式坩埚热场

说明书

本发明公开了一种大小可调的组合式坩埚热场，属于熔炼设备技术领域，是针对现有坩埚无法适应籽晶尺寸的变化，热场不能调整的缺陷所提出，其包括：坩埚上盖、组合式坩埚筒、侧支撑组件和坩埚底，组合式坩埚筒为两端开口的筒体，组合式坩埚筒的底部安装在坩埚底上，坩埚上盖盖合在组合式坩埚筒的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒内形成封闭腔室，侧支撑组件通过螺纹安装在组合式坩埚筒的内壁上，且侧支撑组件位于组合式坩埚筒内壁上的高度可调，在侧支撑组件的中心位置上设有中心通孔，籽晶安装在中心通孔处。本发明的坩埚为模块化结构，可根据实际需要组合调整，实现不同尺寸籽晶的单晶生长，坩埚高度可调，可实现不同长径比的热场。

技术领域：

本发明属于熔炼设备技术领域，具体涉及一种大小可调的组合式坩埚热场。

背景技术：

物理气相传输PVT法是目前生长Sic晶体最有效的方法之一，在使用PVT法制备碳化硅SiC或氮化铝AlN单晶时，耐高温材料构成的坩埚为气相组分反应和沉积提供了相对密闭的空间。在晶体生长过程中，坩埚往往需要被加热到2000℃以上超过100个小时，这对坩埚可能会带来一定损耗，而高纯度的坩埚材料价值昂贵，通常需要进口，并且坩埚都是一次成型，其尺寸无法调整，这就导致长晶热场也随之固定，因此，一般一个尺寸的坩埚只能适用于一种尺寸的体单晶制备，无法适应籽晶尺寸的变化，也就无法满足工艺优化对热场进行随时调整的需求，这在一定程度上限制了工艺优化的速率，不利于制备成本的缩减。

发明内容：

本发明为克服现有坩埚尺寸单一、热场不能调整的缺陷，提供了一种大小可调的组合式坩埚热场，通过将坩埚设计成可拆卸的模块化结构，根据需要可组合得到不同高度的坩埚，从而适应不同尺寸籽晶的单晶生长需求。

本发明采用的技术方案在于：一种大小可调的组合式坩埚热场，包括：坩埚上盖、组合式坩埚筒、侧支撑组件和坩埚底，所述组合式坩埚筒为两端开口的筒体，所述组合式坩埚筒的底部安装在坩埚底上，所述坩埚上盖盖合在组合式坩埚筒的顶部开口上，安装后使组合式坩埚筒内形成封闭腔室，所述侧支撑组件通过螺纹安装在组合式坩埚筒的内壁上，且侧支撑组件位于组合式坩埚筒内壁上的高度可调，在侧支撑组件的中心位置上设有中心通孔，籽晶安装在中心通孔处。

优选地，所述组合式坩埚筒由两个以上结构相同的模块筒组成，每个模块筒的侧壁纵截面呈Z字形，且每相邻两个模块筒通过螺纹实现连接。

优选地，所述侧支撑组件是由至少两个上下叠加的单支撑件组成，所述单支撑件为外径相同、且内径不同的圆环，每个单支撑件的纵截面为上底大、下底小的直角梯形，且直角位于外壁一侧，所有单支撑件叠加后的中心通孔共同形成圆台状的反应室；在侧支撑组件的外侧壁上设有螺纹，所述籽晶被夹持在相邻两个单支撑件之间。

优选地，所述每个单支撑件是由两个C形结构拼接而成，在每个单支撑件的内侧壁上间隔加工有向圆心方向凸起的插接齿。

优选地，在侧支撑组件的中心通孔内还设有上保温件，所述上保温件被夹持在一个单支撑件的中心通孔内，籽晶固定在上保温件的下表面上。

优选地，在坩埚上盖中心开设有测温窗。

优选地，在组合式坩埚筒的外壁上还刻有刻度线。

本发明的有益效果是：

1、本发明将传统一体成形的坩埚结构设计成由多个结构相同的模块化筒组合而成，可以根据需要调整坩埚高度，实现不同长径比的热场；而且可以结合籽晶直径和热场需要选择适合数量的单支撑件，使籽晶放置的位置和使用数目选择更加灵活；而且模块化、组合形式的坩埚结构，在模块筒某一部分受到热场结构损耗时，只需更换相应部分即可，不影响其他材料重复使用，提高了材料的利用率，降低了实验的生产成本。

2、本发明通过侧支撑组件的组合和高度的调整，形成的圆台形反应室，可以实现对挥发气相组分进行导流的功能。