[实用新型]一种用于单晶生长的石英防爆容器

说明书

技术领域

本发明属于三元化合物半导体单晶体制备领域，特别涉及一种用于单晶生长的防爆容器。

背景技术

在生长三元化合物半导体的单晶体时，由于生长原料的熔点高、平衡蒸汽压高（例如CdSiP₂晶体熔点高达1133℃、在该温度下平衡蒸气压约22atm），高蒸气压强容易产生爆炸；冷却过程存在反常热膨胀，容易导致晶体和生长容器破裂，因此制备大尺寸的三元化合物半导体的单晶体极为困难。ZL201120210437.X公开了一种可调压合成容器，所述合成容器由内层坩埚和外层坩埚组合而成，并在内层坩埚外壁与外层坩埚内壁围成的环形气室内充以氮气来降低内层坩埚壁两侧的压强差，提高合成容器的防爆功能，但该合成容器不适用于单晶体的制备，且在环形腔室内充氮气至较高压力后会导致外层坩埚封结困难，操作不便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于单晶生长的石英防爆容器，以提高生长容器的耐压能力，防止单晶生长过程中容器爆炸。

本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器，由内层坩埚和外层坩埚组合而成；内层坩埚为内壁镀有碳膜的石英管，其初始状态由单晶生长段和分别位于单晶生长段两端的进料段、籽晶淘汰段组成，进料段的端部为进料口，单晶生长段的外壁设置有定位突起，籽晶淘汰段的端部封闭且连接有导热杆；外层坩埚的初始状态为一端开口、一端封闭的石英管，所述石英管分为主体部段和籽晶袋与导热杆放置段，主体部段的端部为开口端，籽晶袋与导热杆放置段端部为封闭端，主体部段的内径大于内层坩埚单晶生长段的外径、长度大于内层坩埚单晶生长段的长度，籽晶袋与导热杆放置段的内径小于主体部段的内径，其长度等于或大于内层坩埚籽晶淘汰段的长度与所述导热杆长度之和；内层坩埚的工作状态由单晶生长段和籽晶淘汰段组成，单晶生长段和籽晶淘汰段的端部均封闭，且籽晶淘汰段的端部连接有导热杆；外层坩埚的工作状态为两端封闭的石英管，其主体部段的端部设置有吊环；内层坩埚装于外层坩埚内，内层坩埚的单晶生长段位于外层坩埚的主体部段，内层坩埚的籽晶淘汰段及与籽晶淘汰段端部连接的导热杆位于外层坩埚的籽晶袋与导热杆放置段，内层坩埚的外壁与外层坩埚的内壁围成环形腔室。

本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器，其内层坩埚的外壁与外层坩埚的内壁所围成的环形腔室的厚度为2mm~6mm。

本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器，其内层坩埚的籽晶淘汰段长度为30mm~50mm。

本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器，所述导热杆的长度为30mm~60mm。

本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器，其内层坩埚内壁镀碳膜采用ZL200610022096.7公开的石英坩埚镀碳膜装置和镀碳膜方法。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供了一种适用于单晶生长的石英防爆容器，所述防爆容器采用双层石英坩埚结构，可在内层坩埚的外壁与外层坩埚的内壁所围成的环形腔室内加入调压用三元化合物半导体多晶粉末，加热过程中三元化合物半导体多晶粉末气化，在所述环形腔室内产生的气体压力可使单晶生长过程中内层坩埚壁两侧的压力差减小，因而有效提高了石英坩埚的耐压能力，具有良好的防爆功能。

2、由于本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器可在内层坩埚的外壁与外层坩埚的内壁所围成的环形腔室内加三元化合物半导体多晶粉末调压，与ZL201120210437.X公开的可调压合成容器相比，解决了在环形腔室内充氮气至较高压力后封结外层坩埚困难的问题，使外层坩埚的封结操作更为简便。

3、本实用新型所述的用于单晶生长的石英防爆容器，在退火保温完成后的冷却过程中，三元化合物半导体单晶的反常热膨胀导致内层坩埚破裂后，单晶可在外层坩埚内无束缚膨胀，从而起到减小单晶应力、防止单晶开裂、避免单晶氧化的作用。

附图说明

图1是本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器的内层坩埚在初始状态的结构示意图；

图2是本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器的外层坩埚在初始状态的结构示意图；

图3是本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器的内层坩埚和外层坩埚在装料过程中的组合示意图；

图4是本实用新型所述用于单晶生长的石英防爆容器在工作状态的结构示意图；

图5是本实用新型所述装料后的用于单晶生长的石英防爆容器在三温区管式生长炉内的示意图；

图6是三温区管式生长炉的温场分布示意图。