[发明专利]一种用于水热温差法晶体生长的双层旋转内挡板

说明书

本发明公开了一种用于水热温差法晶体生长的双层旋转内挡板，被置于水热高压釜的内腔中，包括大小相等、且轴心线相重合的上挡板和下挡板；上挡板(1)与下挡板(3)之间的间距为可调间距；在上挡板(1)上分别设有上挡板下降通孔(6‑1)、上挡板上升通孔(6‑2)；在下挡板(3)上分别设有下挡板下降通孔(6‑3)和下挡板上升通孔(6‑4)；相对应的上挡板下降通孔(6‑1)和下挡板下降通孔(6‑3)的正投影与上挡板(1)轴心线的夹角为大于0°～小于90°。本发明通过对双层挡板的间距调整和上下板通孔的旋转角度的限定，改变矿化剂液体对流状态，使得高压釜生长区的晶体生长速率趋于一致，提高晶体的结晶均匀性。

技术领域

本发明涉及水热法晶体生长技术领域，具体为位于高压釜晶体生长区与原料溶解区间的内挡板。

背景技术

水热温差法是一种广泛应用的晶体生长技术，该技术主要原理是在密封的高压釜内模仿自然界矿物生成的物理和化学条件，利用高压和特定温度下水和相应浓度的化学试剂形成的矿化剂能够溶解某些自然界矿物的原理，通过人为控制高压釜的上下部分的温度差，使在底部高温区溶解了矿物的矿化剂水溶液，经过高压釜内的一定开孔率的挡板，对流上升到温度相对较低的晶体生长区，形成溶质的过饱和，在籽晶片上进行析晶生长，然后溶液再返回到原料溶解区继续溶解原料，经过不断的溶解-上升-析晶-下降-再溶解的往复循环过程使得底部的原料最终生长成上部晶体。

具体实施方法是：在高压釜内设置内挡板，将高压釜分成温度高的原料溶解区(下部)，和温度较低的晶体生长区(上部)，高压釜的原料溶解区和晶体生长区各自设有相应的加热装置，通过控制加热功率保障两个区的温度。内挡板的外径与高压釜内壁保持间隙，内挡板的边缘处设置矿化剂上升通孔，在内挡板上还设置矿化剂下降通孔。装有原料的原料筐浸泡在矿化剂溶液中，矿化剂溶液与原料直接接触。溶解了原料的矿化剂溶液，通过矿化剂上升通孔和间隙对流到晶体生长区(低温区)，形成过饱和状态，最终在籽晶片上形成析晶生长，随后矿化剂再经过内挡板的矿化剂下降通孔返回到原料溶解区重新形成过饱和溶解。

在传统的水热温差法晶体生长工艺中只是采用单层内挡板，在单层内挡板上按照高压釜的内径尺寸和高压釜上部悬挂籽晶片的表面积计算开孔率，通过在内挡板上打孔来实现矿化剂对流通道。

单层挡板的缺点在于不能控制釜内矿化剂的对流状态，矿化剂直接经过挡板上的孔进入低温区，直接冲击籽晶片，使得靠近原料溶解区的晶体生长速率变慢，而晶体生长区上部的晶体生长速率变快，导致同一高压釜内上下晶体生长速度不一致，造成晶体均匀性和Q值指标的下降。

另外单层内挡板与高压釜内壁之间的间距是依靠籽晶架上部的定位柱来固定，该方式的缺陷是由于籽晶架长度为2.5-3米，存在着变形，可能导致内挡板与高压釜内腔不同心，从而导致径向对流的不均匀，最终造成高压釜内直径方向晶体生长速度不同，影响晶体均匀性。

发明内容

本实发明要解决的技术问题是提供一种能提高晶体结晶均匀性的水热温差法晶体生长双层旋转内挡板。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于水热温差法晶体生长的双层旋转内挡板，被置于水热高压釜的内腔中，包括大小相等、且轴心线相重合的上挡板和下挡板；上挡板位于下挡板的正上方、且上挡板与下挡板之间的间距为可调间距，在上挡板和下挡板之间设置挡板连接柱，所述挡板连接柱分别与上挡板和下挡板相连；

在上挡板上设有至少2圈的矿化剂下降通道，每圈的矿化剂下降通道包括均匀设置的至少2个的上挡板下降通孔，在上挡板的边缘处均匀设置一圈矿化剂上升通道，矿化剂上升通道包括均匀设置的至少2个的上挡板上升通孔；所述矿化剂上升通道位于矿化剂下降通道的外围；

在下挡板上分别设有下挡板下降通孔和下挡板上升通孔；

下挡板下降通孔的孔径和数量与上挡板下降通孔的孔径和数量相同，

下挡板上升通孔的孔径和数量与上挡板上升通孔的孔径和数量相同，