[发明专利]一种充气保护的晶体生长装置及方法

权利要求书

1.一种充气保护的晶体生长装置，其特征在于，包括加热炉、保压内胆、坩埚、用于为坩埚提供固定支撑的固定件、法兰接口、充放气口、转接结构、平台、旋转单元、升降单元；

所述加热炉包括炉体外壳、保温隔热盖、设置在炉体外壳内的保温棉、设置在保温棉内侧的炉膛、用于对保压内胆进行加热的加热装置，所述炉体外壳的上下两端分别设置有相互连通的开口，所述保温隔热盖设置在炉体外壳上端开口上，所述加热装置包括上温控加热单元、下温控加热单元，所述上温控加热单元、下温控加热单元依次设置保温棉内且上温控加热单元、下温控加热单元能分别单独加热；

所述保压内胆为一端开口的圆管，所述坩埚通过固定件设置在保压内胆内部，所述法兰接口与保压内胆的开口端密封连接，所述保压内胆设置在加热炉内且加热炉能对保压内胆进行加热；

所述充放气口依次通过转接结构、法兰接口与保压内胆相连且充放气口能向保压内胆内充入保护气体，所述充放气口与保压内胆相连的管道上设置有阀门；

所述旋转单元设置在平台上，所述旋转单元包括设置在平台上的旋转电机、旋转传动件，所述旋转电机通过旋转传动件与保压内胆相连且旋转电机通过旋转传动件能带动保压内胆相对加热炉转动；

所述升降单元能带动加热炉相对保压内胆沿其轴向移动。

2.根据权利要求1所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，所述坩埚的内表面还设置有碳镀膜层。

3.根据权利要求1所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，还包括设置在充放气口与保压内胆相连的管道上的气压表。

4.根据权利要求1-3任一项所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，所述升降单元包括升降电机、升降轴、与平台相连的升降导轨，所述升降电机通过升降轴与加热炉相连且升降电机通过升降轴能带动加热炉相对保压内胆沿保压内胆的轴向移动，所述升降电机与升降导轨活动连接且升降电机能相对升降导轨移动。

5.根据权利要求1所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，所述的保压内胆为氧化铝陶瓷管或掺杂稳定的氧化锆陶瓷管。

6.根据权利要求1所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，所述炉体外壳采用不锈钢制备而成。

7.根据权利要求1、2、3、5、6中任一项所述充气保护的晶体生长装置，其特征在于，还包括设置在保温棉中的隔热层，所述隔热层位于上温控加热单元与下温控加热单元之间。

8.采用权利要求1-7任一项所述装置合成碲锌镉多晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在洁净的石英坩埚内表面加热分解有机小分子镀上一层均匀牢固的碳膜；

2)按配比分别称取多晶原料，将称取的装入镀碳膜的石英坩埚内，备用；

3)将装有多晶原料的石英坩埚进行升温真空除气处理，待除气处理完成后，将石英坩埚进行焊封，备用；

4)将焊封后的石英坩埚竖直放入保压内胆中固定，通过升降单元调节石英坩埚至保压内胆中加热装置的上加热区域中段；

5)通过充气口向保压内胆中充入设定气压的保护气体；

6)上温控加热单元、下温控加热单元分别以0.2-5℃/min的升温速度独立控制升温到目标温度后，维持温度恒定，两温区温度与温区间温度根据梯度生长晶体的熔点设置；

7)在步骤6)升温的同时，通过旋转单元带动石英坩埚来回旋转，旋转速度为0.01-30转/min，旋转60-600min后，停止旋转；

8)待步骤7)完成后，通过升降单元将石英坩埚下降至下加热区域中段，保温退火1-2000小时，再以0.5-5℃/min将两温区降温到10-100℃；

9)取出反应后的石英坩埚，再从其中取出晶体，即可。