[实用新型]一种氧化物单晶真空电阻生长炉

说明书

技术领域

本实用新型属于加工设备技术领域，尤其涉及一种氧化物单晶真空电阻生长炉。

背景技术

蓝宝石是一种α-Al₂O₃的单晶，又称刚玉。蓝宝石晶体具有优异的导热绝缘性、耐化学侵蚀性，其表面高度平滑，有高透过率，可在接近2000℃高温的条件下工作，因而被广泛应用于卫星空间技术、军用红外装置、高强度激光器的窗口材料以及优质的光学材料等等。近年来，随着半导体技术的迅猛发展，蓝宝石以其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能成为实际应用的半导体GaN/Al 2O3发光二极管(LED)、大规模集成电路SOI和SOS以及超导纳米结构薄膜等最为理想的衬底材料。

泡生法(Kyropolos,简称Ky)，主要用于生长圆柱形形状的蓝宝石晶体。泡生法的特点是可以获得晶体质量高、重量大的光学级蓝宝石晶体，利用泡生法晶体的生长速度快，成本低、晶体质量好。因此，采用泡生法生长大尺寸、高光学质量的蓝宝石晶体成为行业内非常关注的技术之一。但是，目前采用泡生法在工业化生长晶体时，难以有效抑制气泡的产生，使蓝宝石晶体的质量难以完全保证，对其的利用率会打折扣。

生长炉是培养蓝宝石单晶的设备，几乎每进行一次单晶培养后，都需要对变形的温场结构进行调整，而温场的结构及其均匀程度直接关系到单晶的生长效率及质量。

晶体生长通常采用加热方式有射频加热、电子辐射加热、电阻加热、气体燃烧加热、激光和电弧等方式，在选择加热方式时，即要考虑到所生长晶体的物理化学性质，又要考虑晶体生长的方式。

现有的加热设备的电阻丝在移动过程中极易被破坏，增加了设备维修维护的难度和成本，温度的波动给晶体生长的平衡系统带来致命的影响，导致晶体生长的失败。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的现有的晶体生长设备的电阻丝容易受到破坏，增加了设备维修维护的难度和成本，温度的波动给晶体生长的平衡系统带来致命的影响，导致晶体生长的失败的问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的氧化物单晶电阻生长炉。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种氧化物单晶真空电阻生长炉，包括炉体、上炉腔、下炉腔、进料装置、回收管道、观察窗、隔离阀、坩埚、电极、加热器、绝缘层；炉体的上端安装有上炉腔，炉体的下端安装有下炉腔；炉体的内壁上安装有绝缘层，绝缘层的内部安装有电极，电极的内侧设置有加热器，加热器的上端安装有坩埚；隔离阀设置在上炉腔与炉体的连接处；炉体的上端还设置有观察窗；该氧化物单晶电阻生长炉还包括：进料装置、籽晶、位移电机、升降杆、位移检测器、重力传感器、温度传感器、报警器、可编程控制器、真空泵、保护气进气电磁阀；

炉体的外部安装有进料装置，进料装置的上端通过进料管道与上炉腔相连通；进料装置的下端通过回收管道与下炉腔相连通；坩埚内放置有籽晶，所述籽晶连接升降杆，所述升降杆连接位移电机，所述位移电机安装在上炉腔上；所述位移检测器固定在升降杆上；所述重力传感器安装在坩埚上；报警器、可编程控制器均安装在炉体外壳上；真空泵、保护气进气电磁阀均通过管道连接在炉体上端；所述温度传感器安装在加热器上；

所述电极、加热器、进料装置、位移电机、位移检测器、重力传感器、报警器、真空泵、保护气进气电磁阀均通过信号线与可编程控制器电连接。

所述的下炉腔的外壁上设置有散热孔。

所述的坩埚的下端设置有出料口。保证剩余原料或产品的取出。

进料管道和回收管道上均安装有输送泵；所述输送泵上安装有变频电机，所述变频电机通过信号线与可编程控制器连接。

所述位移电机为伺服电机；所述保护气进气电磁阀进气端连接外部保护气储存设备。保证单晶生产的需要条件。

所述温度传感器在加热器上从上到下设置有多个。可检测不同梯度的温度。

本实用新型具有的优点和积极效果是：该氧化物单晶电阻生长炉结构简单，使用方便，通过进料管道向炉体内加入原料，通过回收管道将反应后的物体输出，反应过程中无需移动加热器和电极，不会造成加热器和电极的损坏；

制备的蓝宝石晶体外形规整、无气泡和应力条纹，是高质量的蓝宝石晶体材料；为半导体GaN/Al₂ O₃发光二极管(LED)、大规模集成电路SOI和SOS以及超导纳米结构薄膜等提供了理想的衬底材料；