[发明专利]一种实现掺杂或组分调节的提拉法晶体生长的装置及方法

权利要求书

1.一种实现掺杂或组分调节的提拉法晶体生长的装置，其特征在于，所述装置包括：提拉炉、升降机构、感应线圈、第一保温结构、第二保温结构、盛装有第一浓度晶体原料的第一坩埚、盛装有第二浓度晶体原料的第二坩埚以及籽晶杆；

所述升降机构的顶端穿过所述提拉炉的底部伸入所述提拉炉的炉膛中；

所述感应线圈位于所述提拉炉内；

所述第一保温结构位于所述感应线圈的内侧，且与所述升降机构同轴设置；

所述第二保温结构位于所述第一保温结构的内侧且与所述第一保温结构垂直，并设置在所述升降机构的顶端；

所述第一坩埚设置在所述第二保温结构的上方；

所述第二坩埚同轴设置在所述第一坩埚的内侧且与所述第一保温结构固定；所述第二坩埚的侧壁上具有多个缝隙结构；

所述籽晶杆连接有籽晶的一端伸入所述第二坩埚中；

通过所述感应线圈对所述第一坩埚和第二坩埚进行感应加热，使得所述第一坩埚和第二坩埚中的晶体原料熔化，通过提拉法生长工艺提拉籽晶杆进行晶体的生长，在晶体生长的同时，控制所述升降机构以预设速度上升从而推动所述第一坩埚上升，使得所述第一坩埚内熔化的晶体原料可以通过所述缝隙结构补充入所述第二坩埚中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缝隙结构为长方形，宽度为1mm～2mm，长度为3mm～5mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缝隙结构的数量具体为4个，且对称设置；所述缝隙结构与所述第二坩埚的坩埚口的距离为10mm～30mm。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降机构包括T型导轨、基座、驱动机构、支撑杆和波纹管；

所述基座与T型导轨滑动连接；

所述驱动机构与所述基座连接；

所述支撑杆的底端与所述基座固定连接，顶端与所述第二保温结构抵顶；

所述波纹管套设在所述支撑杆的外侧，顶端与所述提拉炉的底部连接，底端与所述T型导轨连接，以使所述波纹管的管腔与所述提拉炉的炉膛连通。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一坩埚具有可拆卸的盖体。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述盖体的内径大于所述第二坩埚的外径。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述籽晶距离所述第二坩埚的晶体原料的距离为10mm～50mm。

8.一种实现掺杂或组分调节的提拉法晶体生长的方法，其特征在于，所述方法包括：

分别称取第一浓度的第一重量和第二浓度的第二重量的晶体原料，混合均匀压制成薄饼状，烧结，将烧结后的第一浓度的晶体原料放入第一坩埚中，将烧结后的第二浓度的晶体原料放入第二坩埚中；

将所述第一坩埚和第二坩埚装入安装好第一保温结构、第二保温结构以及升降机构的提拉炉内，并安装好籽晶杆；

对所述提拉炉的炉膛抽真空，并充入保护气体，通过感应线圈对所述第一坩埚和第二坩埚进行感应加热，使得所述晶体原料熔化，得到所述第一浓度的熔体和第二浓度的熔体；

通过提拉法生长工艺控制所述籽晶杆的提拉速度和转速；同时，控制升降机构以预设速度上升，从而推动置于所述升降机构上方的所述第一坩埚上升，使得所述第一坩埚内的所述第一浓度的熔体通过所述第二坩埚的缝隙结构流入所述第二坩埚中，以对所述第二坩埚的第二浓度的熔体进行补充和浓度调节；

待晶体生长完成后，缓慢降温取出所述晶体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，分别称取第一浓度的第一重量和第二浓度的第二重量的晶体原料之前，所述方法还包括：

根据所述晶体的预设浓度和掺杂粒子数，确定晶体原料的第一浓度和第二浓度以及单位时间内从所述第一坩埚补充入所述第二坩埚的晶体原料的质量；

根据所述晶体原料的质量，确定所述升降机构上升的预设速度。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设速度为0.06mm/h～0.5mm/h。