[发明专利]一种籽晶上置改进型热交换法生长高温氧化物晶体装置及方法

权利要求书

1.一种籽晶上置改进型热交换法生长高温氧化物晶体的装置，其特征在于，包括：

提拉机构(101)、与所述提拉机构(101)固接的旋转机构(102)、与所述旋转机构(102)固接的称重机构(103)及与所述称重机构(103)固接的水冷晶杆(104)，所述水冷晶杆(104)远离提拉机构(101)的一端设置有真空腔室(301)，所述真空腔室(301)内设置有支撑平台(204)，所述支撑平台(204)侧面均设置有保温层(305)，支撑平台(204)的中间部位设置有下保温层(307)，所述下保温层(307)上设置有U型发热体(303)，所述U型发热体(303)内设置有坩埚(304)，所述坩埚(304)上设置有上保温层(302)，且水冷晶杆(104)远离提拉机构(101)的一端设置于上保温层(302)中。

2.如权利要求1所述的一种籽晶上置改进型热交换法生长高温氧化物晶体的方法，其特征在于，所述真空腔室(301)上端开设有进气口(201)，真空腔室(301)的下端开设有抽气口(202)。

3.如权利要求1或2所述的一种籽晶上置改进型热交换法生长高温氧化物晶体的方法，其特征在于，包括下步骤：

S1、将原料装入晶体炉的坩埚(304)内，将籽晶固定在的水冷晶杆(104)的底端部，盖上晶体炉的上炉盖，将晶体腔室炉内抽成1.0×10-1Pa；

S2、用(惰性气体和还原气体)混合气体流动气氛充入炉内，保持炉内真空度合适范围(1～500Pa)，坩埚(304)壁上的U型发热体(303)通电，以1500～5000W/h的速率加热，直到坩埚(304)内的原料熔化成熔液；

S3、原料熔化后，以100～500W/h的速率逐步降低发热体功率使得原料熔液温度高于熔点以上20～50℃并趋于稳定，同时调整气体流量计和真空泵的抽速使得真空度在1～50Pa范围，观察原料熔液的冷点位置；

S4、根据冷点与籽晶偏离的位置，调整进气口(201)的气体流量和真空泵抽速，确保冷点尽量朝籽晶中心位置移动；

S5、待洗后籽晶的中心线与熔液的冷点完全重合后，恒温2～3h；

S6、下种完成后，籽晶以30～50mm/h的速率提拉，确保缩颈直径在10～14mm，缩颈长度在25～30mm后完成缩颈；

S7、缩颈结束后开始放肩，转速为2～4rpm，拉速为1.5～2mm/h，保持发热体功率不变，放肩过程中动态调节进气口(201)充气的流量和真空抽速的相对速度使得系统的真空度从1～50Pa变化到200Pa，当晶体生长至离坩埚壁5～10mm时，完成放肩；

S8、籽晶杆升降旋转机构停止旋转，控制籽晶杆升降旋转机构使得籽晶杆以不高于0.1mm/h的速率匀速上升，以低于100W/h的速率降低加热体功率，通过称重机构(103)的称重数据控制发热体温度、气体的流量、真空泵的抽速，使晶体保持等直径生长，晶体质量均匀增加，增加速度为1～3Kg/h；

S9、晶体等直径生长结束，逐步(5～24小时内)调整真空度至2000～5000Pa，恒温2～5小时后进行原位退火。

4.如权利要求3所述的一种籽晶上置改进型热交换法生长高温氧化物晶体的方法，其特征在于，从上炉盖的正中心充入保护性气体，气体经过规划流动，从炉膛底部的正中心抽气口(202)流出，采用流动气氛进行晶体生长。