[实用新型]一种新型高温氧化物晶体生长设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型高温氧化物晶体生长设备，属于蓝宝石长晶炉技术领域。

背景技术

热交换法heatexchangermethod是1970年美国的F.Schmid和D.J.Viechnicki发明的一种的晶体生长方法。现有技术中的实现该方法的设备不能很好的实现该方法的优势。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型高温氧化物晶体生长设备，该新型高温氧化物晶体生长设备通过坩埚底部的热交换器采用采用高热容气体对放置于坩埚底部的籽晶在原料熔化阶段进行保护，在长晶阶段提供晶体生长的冷却驱动力。在晶体生长阶段，通过控制热交换器中冷却气体流速、热交器的功率、炉腔壁内部冷却水流速分别控制晶体径向和轴向的温度梯度，从而获得适合晶体生长的固液界面和晶体生长速度。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种新型高温氧化物晶体生长设备，包括上保温层、坩埚、加热器、侧保温桶、下保温层、炉盖、上炉腔壁、下炉腔壁、热交换管、底部炉腔壁；所述炉盖、上炉腔壁、下炉腔壁、底部炉腔壁安装固定成一封闭炉腔，其中炉盖、上炉腔壁围成上炉腔，下炉腔壁、底部炉腔壁围成下炉腔；所述上炉腔壁和下炉腔壁在径向上均为两层或三层结构；所述坩埚置于炉腔中，坩埚的底部正中放置籽晶；所述坩埚外与上炉腔壁、下炉腔壁之间设置有加热器；所述加热器的上方与炉盖之间设置有上保温层，下方与底部炉腔壁之间设置有下保温层，外侧与上炉腔壁、下炉腔壁之间设置有侧保温桶；所述坩埚底部设置有热交换管。

所述上炉腔壁和下炉腔壁为两层结构，内层为板材，外层为焊接在内层板材上的冷却水管。

所述上炉腔壁和下炉腔壁为三层结构，内、外两层为板材，中间层为中空夹层，中空夹层中固定有隔水条，使得中空夹层的空腔分层呈螺旋上升。

所述冷却水管的截面为半圆形或矩形，缠绕匝数为3～40圈。

所述隔水条将中空夹层隔离的分层空腔，每层之间开口角度为90°～160°，层数总共为2～5层。

还包括有红外温度探测元件，红外温度探测元件数量为1～5个，多个红外温度探测元件之间的距离超过上炉腔或下炉腔截面半径的0.5倍。

所述加热器上还固定有电极，电极数量为两颗，相对坩埚中轴设置，以如下三种方式之一固定：

①悬臂式：两颗电极水平设置，电极的靠内一端固定在加热器上；

②下支撑式：两颗电极垂直设置，电极的上端固定在加热器的下端；

③上提拉式：两颗电极垂直设置，电极的下端固定在加热器的上端。

还设置有真空泵，真空泵管道连接炉腔。

本实用新型的有益效果在于：在利用热交换法进行晶体生长时，坩埚底部的热交换器采用采用高热容气体对放置于坩埚底部的籽晶在原料熔化阶段进行保护，在长晶阶段提供晶体生长的冷却驱动力。在晶体生长阶段，通过控制热交换器中冷却气体流速、热交器的功率、炉腔壁内部冷却水流速分别控制晶体径向和轴向的温度梯度，从而获得适合晶体生长的固液界面和晶体生长速度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中上炉腔壁和下炉腔壁两层结构的结构示意图；

图3是图1中上炉腔壁和下炉腔壁三层结构且每层开口角度为90°的结构示意图；

图4是图1中上炉腔壁和下炉腔壁三层结构且每层开口角度为135°的结构示意图；

图5是图1中加热器连接电极悬臂式固定的结构示意图；

图6是图1中加热器连接电极下支撑式固定的结构示意图；

图7是图1中加热器连接电极上提拉式固定的结构示意图；

图中：1-上保温层，2-坩埚，3-加热器，4-侧保温桶，5-下保温层，6-真空泵，7-顶部高温计，8-炉盖，9-原料，10-上炉腔壁，11-上高温计，12-下高温计，13-籽晶，14-下炉腔壁，15-热交换管，16-底部炉腔壁，17-电极。

具体实施方式

下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。