[发明专利]一种高温高效合金反应提纯炉及合金反应工艺

说明书

本发明公开了一种高温高效合金反应提纯炉，包括内部中空设为反应腔体的炉体，所述反应腔体内设有坩埚，所述坩埚连接有传动系统，所述传动系统包括可伸入坩埚内的提拉装置和连接在坩埚外的传动装置，所述反应腔体连接有真空系统，所以反应腔体内设有加热系统，所述炉体连接有冷却系统，还包括控制柜和电源系统，所述传动系统、加热系统、冷却系统和真空系统分别与控制柜和电源系统相连；还公开了一种合金反应工艺；代替小型试验金属合成装置，能够大规模生产；通用性强，采用几大功能系统结合，适用多种半导体合金金属，不限于镓、镁、镉、碲等金属的合金。

技术领域

本发明涉及高温加热炉和新材料领域，尤其涉及一种高温高效合金反应提纯炉及合金反应工艺。

背景技术

随着LED新材料、新一代太阳能电池(包括砷化镓太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池)、相变存储器、半导体激光器、射频集成电路芯片等领域的崛起，由元素周期表中Ⅲ－Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族元素生成的化合物(如氮化镓GaN、磷化铝镓铟InGaAlP、砷化镓铝AlGaAs等)，因其具有电子迁移率高、禁带宽度大、光电特性好等优异的特性，产业化发展需求迫切。

作为制备化合物半导体材料的高纯金属有机源(MO)和高纯合成金属，是化合物半导体材料的关键支撑原材料。

金属合金具有硬度高、耐磨、强度、韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变。所以制备高纯合金一般在高温的真空下中进行单质的合成，同时需要进行加热、熔炼、固溶、保温、提纯，形成具备加工特性的金属合金锭。

目前，制备高纯合金的生产工艺一般采用实验的装置，主要是采用两种高纯金属粉末混合置于石墨或石英舟中，再放入合成炉的石英管中排出空气后，升温合成。这种小型的制备工艺受石墨、石英管装置影响不能大规模连续生产。特别的，由于用于半导体的金属碲、镁、镓、镉等都是是较为活泼的金属，反应剧烈，甚至会造成喷溅，造成浪费，产品收率低。同时，活泼金属在高温下容易被氧化，传统的真空合成法由于受真空度的限制易被氧化，易挥发，造成合金产品中各种金属成分比例发生变化，产品良率不高。

发明内容

为了解决上述传统合金合成反应器及合成工艺生产的大规模生产、产品收率、产品良率问题，本发明提出一种高温高效合金反应提纯炉。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种高温高效合金反应提纯炉，所述高温高效合金反应提纯炉包括内部中空设为反应腔体的炉体，所述反应腔体内设有坩埚，所述坩埚连接有传动系统，所述传动系统包括可伸入坩埚内的提拉装置和连接在坩埚外的传动装置，所述反应腔体连接有真空系统，所以反应腔体内设有加热系统，所述炉体连接有冷却系统，还包括控制柜和电源系统，所述传动系统、加热系统、冷却系统和真空系统分别与控制柜和电源系统相连。

依照本发明的一个方面，所述炉体的上端和/或下端设有可开合拆卸的炉盖，所述坩埚上端炉盖打开时从上端进行加料或出料，或所述坩埚通过传动装置在下端炉盖打开时从下端离开炉体以进行加料或出料。

依照本发明的一个方面，所述炉体壁上设有可开合拆卸的炉门，所述坩埚通过传动装置在炉门打开时从炉门口离开炉体以进行加料或出料。

依照本发明的一个方面，所述提拉装置包括升降轴和搅拌装置，所述搅拌装置在升降轴的带动下下沉进入坩埚内旋转搅拌或在升降轴的带动下上升离开坩埚。

依照本发明的一个方面，所述搅拌装置和升降轴上设有物料金属冷却籽晶。

依照本发明的一个方面，所述炉体设置在炉架上。

依照本发明的一个方面，所述冷却系统包括炉体夹套水冷、炉体底盘水冷和加热电极水冷。