[实用新型]制备单晶用的带过滤器的坩埚

说明书

本实用新型涉及制备单晶体用的坩埚，尤其与制备GaSb单晶体用的坩埚有关。

GaSb单晶是制备2－4μm波段光源和探测器的重要材料，是使用超低损耗光纤（如氟化物玻璃光纤）实现长距离光纤通信中不可缺少的材料之一。GaSb单晶主要用直拉法〈CZ法〉生长。由于GaSb极易氧化。在表面形成Ga₂O₃氧化膜，即使经过酸腐蚀处理也很难将氧化膜去除干净，由此在制备GaSb单晶过程中极易出现浮渣而严重影响单晶成长和其质量。直拉法常用的坩埚为普通的石英坩埚主体。使用这种坩埚生长晶体时，熔体表面的浮渣是无法去除的，因此很难得到单晶体，即使在熔体上复盖一层透明的液体复盖剂，也不易完全去除熔体表面的浮渣。为了去除这种浮渣，有人提出采用双坩埚结构〈见图1〉，这种坩埚由两部分组成，即外坩埚〈即坩埚主体〉和内坩埚组成。内坩埚的下部与外坩埚连成一体，在内坩埚的下侧有若干小孔，使用时，原料置于外坩埚内，熔化后洁净的熔体由小孔流入内坩埚，浮渣则浮于外坩埚熔体的表面，从而可在内坩埚中进行单晶生长。但采用这种坩埚不可避免的会减少装料量，对于同样尺寸的坩埚，双坩埚的装料量可减少50％，单晶的直径要减小1／2－1／3，而且由于内坩埚壁加强了对晶体的保温和热辐射作用，减小了径向温度梯度，因而不易控制拉晶时的温度。

本实用新型的目的是要设计一种生长单晶用的坩埚，这种坩埚能方便地去除熔体表面的浮渣，不影响装料量和温度梯度的分布。

本实用新型设计的坩埚由主体和放置在主体内的过滤器组成。过滤器的底部有小孔，过滤器的上部有挂把。使用时，把原料装在过滤器内，待熔化后，将过滤器从主体内取出，洁净的熔体从小孔流入主体内，浮渣则留在过滤器内。为能得到更好的去除浮渣的效果，可以在过滤器内增加滤体，滤体可以是石英颗粒，也可以是带细孔的石英板。

附图1是已有的双坩埚结构图。

附图2是本实用新型带过滤器的坩埚的结构图。

附图3是带石英颗粒滤体的过滤器。

附图4是带石英板滤体的过滤器。

下面将结合附图对本实用新型的实施方式及其效果作进一步描述。

附图2是一种带过滤器的坩埚的结构图。它由石英制成的主体1和过滤器2组成。过滤器的直径应小于主体的直径，它可方便地放入主体内或从主体中取出。过滤器的下端有直径2－5毫米的多个孔3，上端有挂把4。工作时，将装有原料5的过滤器放在主体内，加热待料熔化后，洁净的熔体从过滤器底部的小孔中流入主体内，浮渣则在过滤器中，然后通过挂把将过滤器提起取出。在主体内的洁净熔体中进行晶体生长。使用这种坩埚。通过仔细操作可以得到洁净的熔体，并顺利地拉出GaSb单晶。

图3是一种带有石英颗粒滤体7的过滤器，石英颗粒的尺寸为φ2－12毫米，石英颗粒放置在过滤器底部，原料装在石英颗粒上，待原料熔化后，熔体经过过滤器的两次过滤后流入主体内，可减少浮渣的漏出量。

图4是一种带有石英板滤体8的过滤器，滤体是带有多个小孔6的石英板，小孔直径为2－5毫米，其数量视石英板直径而定。对于直径为φ70毫米的过滤器，小孔直径为4毫米。石英板用焊接方法与过滤器固定连接，滤体上的小孔6与过滤器上的小孔3不在同一轴线上。由于石英板与过滤器固定连接，石英板滤体不会被熔体托起上浮而影响过滤的效果，熔体经滤体和过滤器两次过滤，能得到非常洁净的熔体。

上述的几种带过滤器的坩埚结构简单，使用方便，不影响装料量，由于在单晶生长时要将过滤器取出，所以这种结构的坩埚不会影响坩埚的径向温度梯度，从而影响温度控制。这种坩埚可以同普通坩埚一样重复使用，既适合易氧化的GaSb单晶使用，也可作为其它单晶生长用。