[实用新型]多温区蓝宝石单晶生长炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种蓝宝石生长炉。

背景技术

目前使用的蓝宝石单晶生长炉采用的都是单加热体结构，相当于只有一个温区；调整加热功率，整个温区的温度随之改变。而蓝宝石单晶生长过程中不同区域对温度的要求是不同的，已经结晶的固体部分温度应逐步下降，形成退火过程；尚未结晶的熔液部分需要保持融化温度，保证固液界面的结晶过程不断进行，显然单一加热体形成的单温区温场很难满足这两者的不同要求，目前的处理方法是：首先满足结晶过程能够顺利进行，待结晶过程结束后再使整体温度逐步下降，这样会造成结晶体圆柱面部分融化，晶坨外形不规则，影响出材率，同时退火时间较长，即浪费了电能又延长了工艺时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多温区蓝宝石单晶生长炉，以解决目前蓝宝石单晶生长炉为一个温区加热，难以满足蓝宝石单晶生长的条件，导致结晶体圆柱面部分融化和晶坨外形不规则的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述生长炉包括外壳、隔热屏、底部加热体、坩锅、坩锅盖、一组引出电极、保温层和热应力缓冲棒，所述生长炉还包括一组环形加热体和加热体承载环，保温层为敞口空心圆筒形，保温层设在外壳内，隔热屏设在保温层内，坩锅设在隔热屏内，热应力缓冲棒的一端与坩锅底部连接，热应力缓冲棒的另一端依次穿过隔热屏、保温层与外壳的底部接触，每个环形加热体设置在坩锅的外侧壁与隔热屏之间，底部加热体设置在坩锅的底部与隔热屏之间，坩锅盖设置在坩埚上，加热体承载环设置在保温层的敞口端上，每个环形加热体的电极引出端绝缘穿过加热体承载环与相对应的引出电极连接，底部加热体的电极引出端绝缘穿过加热体承载环与相对应的引出电极连接，引出电极设置在加热体承载环上，引出电极的两端均设在外壳的外部。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型在坩锅底部设置一个底部加热体，在坩锅外侧壁设置一组环形加热体，每个加热体独立供电，独立控制加热功率。使坩锅的底部形成一个径向温度梯度小的均匀温场；环形加热体使坩锅圆柱面沿轴线方向可以形成一个自下而上逐步递减的理想化温场。在晶体生长的不同阶段其温度梯度是不同的，在熔料阶段和引晶阶段温度梯度很小，后续阶段温度梯度逐步加大，使上部已经结晶的部分逐步降温，进入退火程序，下部维持融化温度，使固液界面的结晶过程不断进行，在放肩和等径生长阶段保证已经结晶的部分所处的区域温度低于融化温度，避免逆向融解现象的出现，这样可以带来三个好处：节能、缩短工艺周期、使晶体外形更加规则提高出材率。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构主视图，图2是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的生长炉包括外壳1、隔热屏2、底部加热体3、坩锅5、坩锅盖6、一组引出电极7、保温层9和热应力缓冲棒10，所述生长炉还包括一组环形加热体4和加热体承载环8，保温层9为敞口空心圆筒形，保温层9设在外壳1内，隔热屏2设在保温层9内，坩锅5设在隔热屏2内，热应力缓冲棒10的一端与坩锅5底部连接，热应力缓冲棒10的另一端依次穿过隔热屏2、保温层9与外壳1的底部接触，每个环形加热体4设置在坩锅5的外侧壁与隔热屏2之间，底部加热体3设置在坩锅5的底部与隔热屏2之间，坩锅盖6设置在坩埚5上，加热体承载环8设置在保温层9的敞口端上，每个环形加热体4的电极引出端绝缘穿过加热体承载环8与相对应的引出电极7连接，底部加热体3的电极引出端绝缘穿过加热体承载环8与相对应的引出电极7连接，引出电极7设置在加热体承载环8上，引出电极7的两端均设在外壳1的外部。

底部加热体3和环形加热体4采用并联、串联组合方式，这种结构形式不同于目前普遍采用的纯粹并联形式，采用1～3根短钨丝并联，然后再串联的结构形式，在保证加热功率的前提下，提高供电电压，降低电流，这种结构可以带来三个好处：降低了引出电极7的截面积，节省了贵重金属；降低了引出电极7占用的空间，为引出多个电极创造了条件；降低了电源功率调节器件正向压降的百分比，减少了电源及传输过程的损耗，提高了电源效率；

底部加热体3和环形加热体4采用直流可调恒流方式供电，这种供电方式不同于目前普遍采用的交流或脉动直流恒压供电方式。采用直流供电，可显著降低加热体的机械振动；以电流为反馈量进行调节控制，可使加热体周围磁场变化平稳，减少磁场变化对晶体生长的影响，可显著提高产品质量。