[发明专利]晶体生长炉

说明书

技术领域

本发明涉及晶体生长领域，具体而言涉及一种晶体生长炉。

背景技术

晶体生长中，可靠稳定的温度控制是相当关键的技术问题。现有技术通过在加热体的材质和结构、保温层的保温材料的材质和结构、坩埚的材质和结构、炉体的密封效果等方面的综合指标的协调和改善，优化晶体生长的温度场中的温度梯度区间，提高晶体的生长质量。这些现有技术无论在材质选用还是在结构设计方面，都存在温度控制方面的缺陷，致使晶体生长的质量受到影响，很难获得体积大、应用范围广的蓝宝石晶体。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种晶体生长炉，改善现有技术中蓝宝石晶体生长的热系统，提高蓝宝石晶体的生长质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种晶体生长炉，包括炉底、炉体和炉盖，炉底与炉体之间，以及炉盖与炉体之间均以可拆卸方式连接形成炉腔，其中，炉腔内具有坩埚、对坩埚中原料加热的发热体，构成发热体的发热部为围绕所述坩埚设置的金属网。

优选地，编制金属网的金属丝为直径0.3mm的钨丝。

优选地，炉腔中还具有：保温屏，在炉体与金属网之间，围绕金属网并与炉体同轴设置；隔热屏，包括位于坩埚下方的下隔热屏、位于坩埚的坩埚盖上方的上隔热屏；其中，保温屏为金属片与高温陶瓷相间的层状叠加结构，金属片、高温陶瓷沿着炉体从内向外的径向方向依次设置。

优选地，金属片由钨片和/或钼片构成。

优选地，坩埚的材质为钨钼合金，其组分为30％(重量百分比)的钨和70％(重量百分比)的钼。

优选地，坩埚的底部具有支撑坩埚底部的钼管和钨棒，钨棒套设于钼管中并支撑于坩埚的底部中心位置处，其中，钨棒的直径为30mm，钼管的外径为坩埚的外径的2/3～3/4。

优选地，炉底与炉体之间，以及炉盖与炉体之间的连接部位以紫铜密封圈密封。

优选地，炉底具有构成螺旋形冷却循环水路的循环水导流板，炉底的材质为厚度40mm的不锈钢。

优选地，晶体生长炉还包括铜电极，发热部具有与铜电极螺纹连接的钨丝网发热电极。

优选地，晶体生长炉为蓝宝石晶体生长炉。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)热系统的稳定性提高。本发明中发热体的发热部采用钨丝网编制的网状结构，与现有技术中经常使用的钨棒鸟笼结构以及其他合金的材质相比，由于发热体整体结构均匀不易发生断裂，且高温条件下发热性能稳定，因此具有更加良好的加热效果，能有效提高晶体生长的质量。此外，炉底和炉体之间的可拆卸安装方式，与现有技术的焊接方式相比，更易安装，有利于热部件的准确定位，可保证热系统的对称性。兼之，炉底采用的优质不锈钢板状材质以及其上的循环水路的螺旋线结构，充分保证了炉底的平整度，也有利于提高热系统在工作状态下的稳定性；

(2)保温屏的材质和结构保证了温度场的对称性。本发明的保温屏采用钨片和/或钼片与高温陶瓷相间的层状结构，有效降低了钨片和/或钼片的高温变形的几率，进而，在金属片和陶瓷片的相互作用下，减少了保温屏的整体变形的可能性，提高了温度场的对称性；并且，熔沸点较高的钨、钼材料，可在长期高温下保持对热辐射的反射效果，使得辐射到其上的大部分热量都能反射回去，因而具有很好的保温效果；

(3)密封系统的结构提高了热系统的热效率。本发明在炉底与炉体之间，以及炉盖与炉体之间的连接部位以紫铜密封圈密封，紫铜密封圈的漏率几近于零，与现有技术中的氟橡胶密封圈相比，不仅保证了良好的密封效果，还解决了密封圈材质老化的问题；

(4)坩埚结构提高了热系统的加热效果。本发明坩埚采用钨钼合金，坩埚支撑部件采用钨棒与钼管组合，利用了材质的一致性防止加热过程中发生不良的热传导，并且支撑部件的组合式结构，有效保证了坩埚的水平状态和稳固性。

附图说明

图1是本发明晶体生长炉的正面剖面图；

图2A示意性地示出了炉底的仰视图，示出了冷却水循环水路；

图2B是炉底的剖视图；

图3A是发热体的发热部的正面视图，示出发热部的网状结构；

图3B是发热体的正面剖视图；

图3C是发热体的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，应理解，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对发明的限制。