[实用新型]一种用于高温感应加热炉的坩埚支撑架

说明书

技术领域

本实用新型属于晶体生长及高温热处理领域，特别涉及一种用于高温感应加热炉中的坩埚支撑装置。

背景技术

氮化铝晶体是第三代宽禁带半导体材料，是制备紫外光电子器件、高频和大功率器件的理想材料。其理论熔点为2800℃，理解压20MPa，因此难以采用熔体直拉法或者温度梯度凝固技术进行晶体生长。高温物理气相传输法是目前生长AlN晶体的主流方法。AlN晶体生长的理想实验条件为：生长温度范围在1900到2200℃，氮气压力为90KPa，坩埚内籽晶与原料的温度梯度为10K/cm。为实现上述生长条件，生长设备通常采用中频感应加热炉，使用石墨坩埚和TaC坩埚为发热体。感应加热的原理为：当感应线圈中通过某一频率的交流电流时，就会产生相同频率的交变磁通，交变磁通在加热体重产生感应电势，从而产生感应电流（涡流），强大的涡流在加热体内流动，由于加热体的电阻效应会产生大量焦耳热，实现加热。

在晶体生长过程中,线圈内加热体的材料和形状将直接影响加热效率和温度分布。感应加热炉内的结构如附图1所示，加热体坩埚1和保温材料2放置在同升降装置连接的坩埚支撑架3上，为了实现需要的温场，坩埚1可在线圈4内升降。由于坩埚支撑架3一般为金属或者是石墨材料，在加热过程中会与加热体一起产生感应电流发热，并与坩埚1热场发生耦合，从而影响整体的热场分布，不利于进行温度控制和调节。由此可以看出，感应线圈内加热体的材料和形状在晶体生长时非常重要。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于高温感应加热炉的坩埚支架。

为实现上述目的，本实用新型一种用于高温感应加热炉的坩埚支撑架，包括：托盘和支撑杆，所述托盘置于感应加热炉的炉腔内，托盘为石英材质，其上侧面设置有凸台结构、下侧面设置有十字型的插槽，所述支撑杆顶端设置有与所述插槽相匹配的“十字架”型的插头、底端伸出所述感应加热炉炉腔并连接在升降机构上；支撑杆的所述插头插置在托盘的插槽内。

进一步，所述托盘为圆盘，所述凸台结构为与所述圆盘同轴的圆台，所述圆台的直径小于圆盘的直径。

进一步，所述支撑杆与所述托盘同轴设置，支撑杆由耐热金属或石墨材料制成。

进一步，所述支撑杆底端设置有连接头，所述连接头上设置有螺纹，所述连接头通过螺纹安装在所述升降机构上。

坩埚设置在凸台结构上，保温材料安装并固定在凸台结构周围的托盘上，有效的固定坩埚及保温材料；由于石英材料熔点为1750℃，耐高温且为绝缘材料可以避免托盘感应发热对晶体生长温场的影响，有利用实现温场调节和控制；支撑杆顶端为“十字架”结构，托盘的底部为十字型的插槽结构，由于支撑杆及托盘的材料热涨系数不同，保证两者非紧密连接，且保证同心；其结构简单实用且成本低廉。

附图说明

图1为现有感应加热炉内的结构示意图；

图2为本实用新型中坩埚支撑架的结构示意图；

图3为坩埚支撑架中托盘的端面示意图；

图4为坩埚支撑架中支撑杆的结构示意图；

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。