[发明专利]籽晶保护装置及单晶生长方法

权利要求书

1.一种籽晶保护装置，包括：

石英舟，包含：

石英舟本体，具有凹腔结构，用于存放晶体原料；以及

籽晶引入通道，与凹腔结构的一端相连通，包含：通道弧形部分，用于存放籽晶和/或作为籽晶的滑入通道，该通道弧形部分高于熔融后的晶体原料所在的水平线；以及凹槽，与通道弧形部分相连、位于籽晶引入通道的出口处，用于容纳从通道弧形部分滑入的籽晶；

其中，在通道弧形部分放置籽晶的位置前方设置有一阻挡物，防止籽晶自行滑落；或者该籽晶引入通道还包括一水平段，该水平段与通道弧形部分的顶部相连，在该水平段中放置籽晶，使籽晶无法自发滑落；

当触发籽晶的滑落条件时，籽晶能够沿着通道弧形部分滑动至凹槽中；所述触发籽晶的滑落条件包括：

阻挡物消失；或者

石英舟倾斜，使籽晶由水平段滑入通道弧形部分。

2.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，还包括：石英管；其中，所述石英舟置于该石英管内部，在石英管外设置有温度控制装置，从左至右分别为：高温区加热器、中温区加热器、以及低温区加热器，控制石英管内的温度梯度分布区间分别为：高温区、中温区、以及低温区，其中，石英舟本体处于高温区和中温区，而籽晶的放置位置处于低温区，在晶体原料从固态转变为熔融态的过程中，阻挡物为固态，籽晶为固态且不会滑落。

3.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，其中，所述阻挡物为晶体原料化合物中的某一元素形成的单质。

4.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，其中：

所述石英舟本体的形状包括如下形状中的一种或组合：纵切的半胶囊状、纵切的半圆柱体状、以及独木舟状；和/或

所述石英舟本体的纵向长度介于10cm-25cm之间，横截面积介于10cm²-20cm²之间；和/或

所述籽晶引入通道与石英舟本体的材料相同。

5.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，其中：

所述凹槽的长度大于籽晶的长度或与籽晶的长度一致；和/或

所述凹槽的长度介于3cm-5cm之间。

6.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，其中：

所述通道弧形部分的弧长大于10cm；和/或

所述通道弧形部分的最低点与最高点之间的连线与水平线夹角介于10°～30°之间。

7.根据权利要求1所述的籽晶保护装置，其中，所述晶体原料包括如下材料中的一种：由II、III、IV族、V族、VI族元素构成的一元单质、二元半导体化合物、三元半导体化合物或多元半导体化合物。

8.一种单晶生长方法，基于权利要求1至7任一项所述的籽晶保护装置进行单晶的生长，其中，石英舟置于石英管内部，在石英管外设置有温度控制装置，从左至右分别为：高温区加热器、中温区加热器、以及低温区加热器，控制石英管内的温度梯度分布区间分别为：高温区、中温区、以及低温区，所述单晶生长方法包括：

准备籽晶和晶体原料：预先将籽晶放置于籽晶引入通道中，将晶体原料放置于石英舟本体中；然后将石英舟放置于石英管中，进行密封；

利用温度控制装置实现对密封的石英管进行温度区间的控制，调节高温区、中温区、低温区的温度使石英管内温度保持梯度分布，并使晶体原料达到熔融状态、籽晶保持固体状态且不滑落；

在晶体原料熔融之后保温预定时间，然后触发籽晶的滑落条件，使籽晶沿通道弧形部分滑动至凹槽处，籽晶与熔融体相接触；以及

控制温度，使得石英管内温度保持梯度分布并同步降温，进行单晶生长直至结晶完成。

9.根据权利要求8所述的单晶生长方法，其中：

所述籽晶放置于籽晶引入通道中，包括：在通道弧形部分放置籽晶的位置前方设置有一阻挡物，籽晶放置于阻挡物后方；或者该籽晶引入通道还包括一水平段，该水平段与通道弧形部分的顶部相连，籽晶放置于该水平段中；

所述籽晶保持固体状态且不滑落包括：籽晶前方设置有阻挡物，低温区的温度使得阻挡物和籽晶同时保持固态，达到籽晶保持固态且不滑落的效果；或者籽晶处于籽晶引入通道的水平段，低温区的温度使得籽晶保持固态，达到籽晶保持固态且不滑落的效果；

所述在晶体原料熔融之后保温预定时间，触发籽晶的滑落条件包括：通过调节低温区的温度，该温度能够使阻挡物实现挥发和/或熔化，而籽晶仍保持固态，从而使籽晶沿通道弧形部分滑动至凹槽处，籽晶与熔融体相接触；或者使用外力倾斜石英舟，使籽晶从水平段沿通道弧形部分滑动至凹槽处，籽晶与熔融体相接触。