[实用新型]一种氮化镓生长加热炉

说明书

本实用新型涉及一种氮化镓生长加热炉，属于氮化镓生产设备技术领域。氮化镓生长加热炉包括炉体和支撑座，炉体设置于支撑座上，炉体的两侧分别为进气端和生长杆插入端，进气端设有进气法兰密封，生长杆插入端设有封口法兰，封口法兰的中部固定有生长杆，所述炉体的最内层为石英炉胆，所述石英炉胆的外侧为加热装置和保温隔热层；支撑座包括底板和两端的侧板，所述侧板的底部固定在底板上，所述侧板上开有穿孔，所述石英炉胆的两端分别穿过两端的侧板的穿孔并通过法兰固定。本实用新型专利设计的生长加热炉用于氮化镓的工业生产，炉体内提供高温加热环境，由进气端通入反应气，在生长杆上长出氮化镓，生长稳定，生产效率可靠。

技术领域

本实用新型涉及氮化镓工业生产装置技术领域，具体涉及一种氮化镓生长加热炉。

背景技术

以氮化镓为代表的第三代半导体材料，由于具有宽的禁带，可以发射波长比红外更短的蓝光。同时，氮化镓还具有高电子迁移率、高击穿电压、化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀等特点，非常适合制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝、绿光和紫外光电子器件。因此，氮化镓在半导体发光二极管、激光二极管、紫外探测器以及高能高频电子器件等方面有广阔的应用前景。

目前氮化镓实验室的生长研究已经较为成熟，但在工业生产中大批量生长获得氮化镓的技术仍存在一定的技术难度，虽然现有技术中包裹市售的也已存在多种的单晶生长设备，但大多都是用于碳化硅等单晶材料的生长，缺乏适用于氮化镓生长的工业生产设备。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型专利设计了一种能够适用于氮化镓工业生产的生长加热炉，所述氮化镓生长加热炉包括炉体和支撑座，所述炉体设置于支撑座上，所述炉体的最内层为石英炉胆，所述石英炉胆的外侧为加热装置和保温隔热层；所述支撑座包括底板和两端的侧板，所述侧板的底部固定在底板上，所述侧板上开有穿孔，所述石英炉胆的两端分别位于支撑座两端的侧板的穿孔中并通过法兰固定，所述石英炉胆的两端分别为进气端和生长杆插入端，所述进气端连接有进气法兰，所述生长杆插入端连接有封口法兰，所述封口法兰的中部固定有生长杆，并设有排气口。本加热炉使用的生产工艺是以金属镓、氯化氢和氨气为原料在高温条件下，并通入保护气，生产氮化镓。生产时，使用加热装置对石英炉胆进行加热，达到氮化镓反应所需温度后，由进气法兰连接各进气管向炉体内通入反应气，生长杆上设有氮化镓生长衬底材料，反应得到的氮化镓晶体在生长杆上生长累积，反应完毕的废气由封口法兰的排气口排出，排气口连接废气处理装置，对排出的废气进行处理。

进一步的，所述石英炉胆外侧的加热装置包括多段功率不同的加热电阻，所述加热电阻排列缠绕在石英炉胆的外侧，所述保温隔热层由内到位依次为石棉层和不锈钢外壳，所述不锈钢外壳的两端分别缠绕有一圈不锈钢箍带。多段功率不同的加热电阻对石英炉胆进行加热，使炉胆内形成不同的温区，满足氮化镓生产过程中不同的温度要求。石棉层和不锈钢外壳主要起到保温隔热和保护炉体内部结构的作用。

进一步的，所述支撑座的两端的侧板的相对外侧面的穿孔处分别固定有固定法兰，所述石英炉胆的两端分别设置有连接法兰，所述连接法兰与石英炉胆的端部之间设有密封胶圈，所述石英炉胆两端的连接法兰分别与支撑座两端的侧板的固定法兰连接，两端的连接法兰向内挤压住石英炉胆的两端。石英炉胆两端的连接法兰分别通过与两端的侧板的固定法兰连接后挤压住石英炉胆的两端，完成石英炉胆与连接法兰的紧密连接。两端的连接法兰还分别用于连接进气法兰和封口法兰。

进一步的，所述进气法兰上开有多个进气穿孔，每个进气穿孔在进气法兰的外侧固定有进气接头，分别用于连接不同的气源，向炉体内输入反应气。

进一步的，所述石英炉胆为透明石英管，所述透明石英管在炉体的进气端裸露一段管体。通过裸露的透明石英管可以观察到石英管内的氮化镓的生长情况。

进一步的，所述炉体的外侧设置有保护箱，所述保护箱连接在支撑座的侧板和底板上，所述炉体的底部通过支撑架设置在支撑座的底板上。保护箱主要用于对炉体的保护和隔热。