[实用新型]用于单晶生长装置的结晶区温度梯度调节器

说明书

技术领域

本实用新型属于熔体单晶生长设备领域，特别涉及一种用于坩埚下降法单晶生长装置的结晶区温度梯度调节器。

背景技术

坩埚下降法，即Bridgman-Stockbarger法(简称B-S法)是一种重要的熔体单晶生长方法。B-S单晶生长装置一般为两温区、双炉筒生长炉，通过加热元件和炉膛内隔热、保温材料的配置来形成高温熔化区和具有合适温度梯度的结晶区，以达到生长单晶体的目的。由于不同的晶体材料，生长不同尺寸的晶体，要求不同的温场分布，即要求不同的温度梯度与之匹配，因此通常使用的B-S炉都是针对某一种晶体材料的特性和生长尺寸大小而设计定型的，其温场分布不能调节，生长不同材料需要进行不同的生长炉设计。再者，通常使用的B-S生长炉，其温度梯度都不太大，其结晶区一般都位于两炉筒中间的缝隙附近，材料结晶时易受外界环境的干扰和空气对流的影响。因此，对于生长熔点较高，需要较大温度梯度的材料，尤其是生长直径较大的晶体时，其固液界面很难稳定，晶体容易产生缺陷，甚至难于获得完整的单晶体。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结晶区温度梯度调节器，该调节器安装在坩埚下降法单晶生长装置的结晶区，可增大结晶区温度梯度的调整范围，更易于获得窄温区、大温梯的温场分布。

本实用新型所述结晶区温度梯度调节器，由保温隔热材料制作的座板和保温隔热材料制作的动板组成；座板上设置有一底部为平面的凹槽，凹槽的中心部位开设有大于坩埚套外径的通孔I，凹槽的环面上开设有调温孔I；动板的形状和径向尺寸与座板上设置的凹槽相匹配，动板中心部位开设有与通孔I尺寸相同的通孔II，动板环面上开设有调温孔II，调温孔II与所述凹槽环面上开设的调温孔I形状、尺寸、数量、间距相同；动板放置在座板所设置的凹槽中，其与凹槽为动配合，座板的高度h₁＝20～40mm，动板放置在座板所设置的凹槽中后，座板底面至动板顶面的高度h₂＝25～60mm。

座板凹槽环面上开设的调温孔I和动板环面上开设的调温孔II至少为4个，优选方案是6个，调温孔I和调温孔II在其所在的环面上均匀分布。

座板的形状为矩形板，座板上设置的凹槽为圆形凹槽，动板为圆形板。

与本实用新型所述结晶区温度梯度调节器相适应的的坩埚下降法单晶生长装置，包括上端封闭、下端开口的整体式炉体，安装在炉体上的加热器，与加热器连接的控温仪，安装安瓿的坩埚套，放置坩埚套的坩埚托，与坩埚托连接的升降旋转驱动机构；炉体中的炉膛包括高温区A、结晶区B和低温区C，装有安瓿的坩埚套通过炉体下端的开口进入炉膛，在升降旋转驱动机构的作用下在炉膛内按结晶要求升降或旋转。与本实用新型所述结晶区温度梯度调节器安装在炉膛结晶区B，结晶区温度梯度调节器的座板固定在炉体上。旋转放置在座板凹槽中的动板，便可调节座板凹槽环面上调温孔I和动板环面上调温孔II的重合面积，从而调节从高温A区向低温C区辐射和传导的热流量，使结晶区B温度梯度可在大范围内调整，易于获得窄温区、大温梯的温场分布。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型所述结晶区温度梯度调节器不仅结构简单，使用方便，而且调节结晶区温度梯度时灵敏度高。

2、由于在炉膛结晶区B安装了本实用新型所述结晶区温度梯度调节器，因而使结晶区温度梯度可在大范围内调整，且易于获得窄温区、大温梯的温场分布。

3、安装了本实用新型所述结晶区温度梯度调节器的单晶生长装置，由于便于调节温场分布，因而一次设计便可用于多种材料的单晶生长，特别适用于实验室中生长各种不同材料的晶体，例如金属单晶体和化合物半导体单晶体的制备。

附图说明

图1是组成本实用新型所述结晶区温度梯度调节器的座板的一种形状构造简图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是组成本实用新型所述结晶区温度梯度调节器的动板的一种形状构造简图；

图4是图2的A-A剖视图；

图5是本实用新型所述结晶区温度梯度调节器的一种结构简图；

图6是坩埚下降法单晶生长装置的一种结构简图；

图7是坩埚下降法单晶生长装置的温场分布示意图；

图8是使用安装了本实用新型所述结晶区温度梯度调节器的单晶生长装置生长的铜单晶照片；

图9是图8所述铜单晶(200)面单晶衍射谱。