[实用新型]制造单晶锭的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及单晶锭制造领域，特别是涉及一种制造蓝宝石单晶锭的装置。

背景技术

在现有的利用泡生法制造蓝宝石单晶锭的装置中，由于蓝宝石给料在熔化过程中会产生微气泡。所产生的微气泡将沿着生长中的蓝宝石晶锭的外表面上浮。但是利用现有的制造蓝宝石单晶锭的装置中，蓝宝石晶锭的上部的生长速度较快，从而导致气泡上浮被已凝固的晶体阻挡，不易排出，从而导致蓝宝石单晶锭中易形成微小气泡及相关缺陷。

此外，在现有的制造蓝宝石单晶锭的装置中，也容易发生蓝宝石单晶锭与坩埚周边和底部相粘接的问题，从而给蓝宝石单晶锭的生长带来不利的影响。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型需要提供一种制造单晶锭的装置，所述装置可以改善例如蓝宝石的单晶锭的质量、且充分利用冷却流体的利用效率。

根据本实用新型的制造单晶锭的装置，包括：主体；设置在所述主体内的坩埚；主加热器，所述主加热器设置在所述坩埚的四周，用于熔化容纳在坩埚内的给料；籽晶夹头，所述籽晶夹头位于所述坩埚之上，用于夹持籽晶；热交换器，所述热交换器位于所述坩埚的顶部和籽晶夹头之间，所述籽晶夹头可升降地穿过所述热交换器且所述热交换器中通入冷却介质以对所述籽晶进行冷却；和第一保温部件，所述第一保温部件设置在所述热交换器与所述坩埚之间。

根据本实用新型的制造单晶锭的装置，通过利用所述热交换器，可以通过从主体之外将用于热交换的流体循环地通入到所述热交换器内来控制所述坩埚内的热交换，以控制所述部分熔化的籽晶和熔化的给料的定向凝固，从而实现了例如氦气的流体的充分利用。

另外，根据本实用新型上述实施例的制造单晶锭的装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，第一保温部件为热反射屏和/或保温层。热反射屏用于将来自坩埚的热量反射回坩埚内节省能量，保温层也可以防止坩埚的热量被散逸。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一保温部件之下设置有辅助加热器。辅助加热器可用于在形成单晶锭的初始阶段加热以防止单晶锭在横向方向上的过度生长，同时也为了防止局部过冷。即，通过控制该辅助加热器也可以控制单晶锭沿着横向方向的结晶速度。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一保温部件和辅助加热器产生的温度场在晶体生长的初始阶段控制成使得朝向坩埚的侧壁的单晶生长速度小于沿着纵向向下的单晶生长速度。从而在晶体生长的初始阶段单晶锭横向生长少，有利于熔体中气泡的上浮排出，减少了晶体中的气泡及相关缺陷，实现了单晶锭的良好生长。

根据本实用新型的一个实施例，所述制造单晶锭的装置进一步包括：温控部件，所述温控部件设置在所述坩埚的底部中央。

其中，所述温控部件为温度可调节的加热器，以在形成单晶锭的过程加热以防止单晶锭粘接到坩埚的底部。

根据本实用新型的一个实施例，所述制造单晶锭的装置进一步包括：称重单元，所述称重单元连接至所述籽晶夹头，用于称取晶体的重量，所述温控部件和/或所述主加热器基于称重单元的检测结果被控制加热以防止单晶粘接到坩埚底部和/或侧壁、并在发生粘接时熔化粘接至所述坩埚的单晶。

根据本实用新型的一个实施例，所述制造单晶锭的装置进一步包括：第二保温部件，所述第二保温部件设置在所述主加热器与所述主体之间；第三保温部件，所述第三保温部件设在所述坩埚底部与所述主体之间。

可选地，所述第二保温部件为热反射屏和/或保温层，以及所述第三保温部件为热反射屏和/或保温层。其中热反射屏可以将从坩埚和加热器辐射出来的热量反射回去；保温层也可以防止坩埚的热量被散逸，以防止晶体内部形成过大的温度梯度，从而使得在结晶过程中，单晶锭不会与坩埚的内壁粘接，晶体的内应力也得到控制。

其中，所述热反射屏由钨、钼、钨钼合金或石墨形成，所述保温层由保温碳毡形成。

根据本实用新型的一个实施例，所述冷却介质为水或者氦气。

根据本实用新型的一个实施例，所述主加热器由钨、钼、钨钼合金或石墨形成。

根据本实用新型的一个实施例，所述单晶锭为蓝宝石晶锭。

根据本实用新型的制造单晶锭的装置，通过第一保温部件和辅助加热器在晶体生长的初始阶段形成控制晶体纵向生长速度高于横向生长速度的温度梯度场，且通过温控部件防止单晶锭粘接到坩埚的底部，从而实现了所述单晶锭的良好生长，减少了晶体中的气泡，提高了所述蓝宝石单晶锭的质量，并提取方便。