本發(fā)明涉及單晶爐冷卻，具體涉及一種單晶爐及冷卻方法。

背景技術(shù)：

1、直拉晶體生長爐又叫單晶爐，是一種用于單晶體生長的設(shè)備，以直拉法為基礎(chǔ)，通過精確的熱管理和拉出速度，實(shí)現(xiàn)單晶材料的高質(zhì)量生長。整個(gè)過程的核心在于溫度的控制、晶種的選擇和拉晶速度的調(diào)節(jié)，這些因素共同決定了最終晶體的質(zhì)量與性能。

2、現(xiàn)有的單晶爐在停爐過后，需要將熱場冷卻、清理后，才能重新投爐。由于現(xiàn)有晶體生長爐的熱場結(jié)構(gòu)采用碳基保溫材料包覆，雖然能夠確保在整個(gè)生產(chǎn)過程中熱量盡可能少的散失，但是會導(dǎo)致單晶爐在停爐冷卻等待時(shí)間長。如cn114574943a公開的一種單晶爐及一種單晶，其中主要公開了一種單晶爐，包括爐體和爐蓋，爐體中設(shè)有坩堝、保溫筒、環(huán)狀保溫臺、隔離筒，保溫筒包括上保溫筒，上保溫筒位于坩堝的頂部，坩堝與上保溫筒連通；環(huán)狀保溫臺設(shè)置于上保溫筒的頂端；隔離筒設(shè)置于環(huán)狀保溫臺遠(yuǎn)離坩堝的平面上，且隔離筒的頂端與爐蓋之間存在預(yù)設(shè)間隙。

3、但是上述技術(shù)方案只有導(dǎo)流筒能夠升降，其環(huán)狀保溫臺并不能與保溫筒分離，氣流只能從導(dǎo)流筒和環(huán)狀保溫臺之間的間隙進(jìn)出坩堝區(qū)域，所以在停爐且發(fā)熱體關(guān)閉后，爐內(nèi)的保溫結(jié)構(gòu)以及坩堝內(nèi)的余料的熱量散失緩慢，冷卻等待時(shí)間長，生產(chǎn)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于解決上述問題，提供了一種單晶爐的冷卻方法，本冷卻方法通過將導(dǎo)流筒提升到第一高度、將保溫蓋提升到第二高度，以使保溫蓋與導(dǎo)流筒之間存在第三間隙，保溫蓋與保溫筒之間存在第四間隙，配合保溫蓋和爐體之間的第一間隙，坩堝和保溫筒的第二間隙，改變爐內(nèi)的氣流走向，提高冷卻效率。同時(shí)，本發(fā)明還提供了用于實(shí)施該冷卻方法的單晶爐。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供如下技術(shù)方案：

3、一種單晶爐的冷卻方法，本方法涉及：

4、單晶爐：包括爐體，爐體中設(shè)有保溫筒、坩堝和可升降的導(dǎo)流筒，保溫筒上以可分離的方式放置保溫蓋，爐體的頂部設(shè)有爐口，爐體的底部設(shè)有抽風(fēng)口，抽風(fēng)口位于保溫筒內(nèi)；保溫蓋和爐體之間具有第一間隙；坩堝和保溫筒之間具有第二間隙；

5、本冷卻方法為：

6、將導(dǎo)流筒提升到第一高度，將保溫蓋提升到第二高度，以使導(dǎo)流筒和保溫蓋之間存在第三間隙，保溫蓋和保溫筒之間存在第四間隙；

7、將冷卻氣體通過導(dǎo)流筒向下注入到坩堝的中部并持續(xù)通入冷卻氣體一段時(shí)間，同時(shí)通過抽風(fēng)口將保溫筒內(nèi)氣體抽離。

8、所采用的冷卻氣體可以為惰性氣體，優(yōu)選地，所采用冷卻氣體為氬氣。

9、優(yōu)選地，爐體上設(shè)有可升降的冷卻水管，冷卻水管連接在導(dǎo)流筒上，冷卻水管用于驅(qū)動(dòng)導(dǎo)流筒提升到第一高度。

10、優(yōu)選地，導(dǎo)流筒的底端設(shè)有錐形部，導(dǎo)流筒位于第一高度時(shí)，錐形部位于保溫筒的上方；

11、保溫蓋位于第二高度時(shí)，錐形部的最低點(diǎn)位于保溫蓋的頂部和底部之間。

12、優(yōu)選地，第一間隙的寬度、第二間隙的寬度、第三間隙的寬度和第四間隙的寬度之間的比值為11：9：7～13：5～11。

13、其中，第一間隙的寬度、第二間隙的寬度、第三間隙的寬度和第四間隙的寬度均通過單晶爐的豎直截面進(jìn)行定義；

14、具體為：

15、在豎直截面中，保溫蓋外壁的垂線至爐體內(nèi)壁的距離定義為第一間隙的寬度；

16、在豎直截面中，坩堝邊緣的頂部的垂線至保溫筒的距離定義為第二間隙的寬度；

17、在豎直截面中，導(dǎo)流筒的錐形部的外壁的垂線至保溫蓋最小內(nèi)徑的頂部的距離定義為第三間隙的寬度；

18、在豎直截面中，保溫蓋的底部至保溫筒的頂部的垂直距離定義為第四間隙的寬度。

19、在實(shí)際使用中，因?yàn)榈谝婚g隙的寬度和第二間隙的寬度為爐體的定值，可以知道的是，當(dāng)?shù)谌g隙的寬度減小時(shí)，第四間隙的寬度會增加；而第三間隙的寬度增加是，第四間隙的寬度會減少，因此第一間隙的寬度、第二間隙的寬度、第三間隙的寬度和第四間隙的寬度之間的比值可以采用11：9：13：5，也即是第三間隙比第四間隙小的情況，當(dāng)然也可以采用11：9：7：11，也即是第三間隙比第四間隙大的情況，還可以采用11：9：9：9，也即是第三間隙與第四間隙相等的情況。但本技術(shù)并不限于所列舉的數(shù)值，在本數(shù)值范圍內(nèi)的其他未列舉的數(shù)值均適用。

20、優(yōu)選地，本冷卻方法還涉及提拉裝置，提拉裝置包括提拉桿，提拉桿的底部設(shè)有多個(gè)支架組件；支架組件能夠從豎直的收縮狀態(tài)擺動(dòng)至水平的展開狀態(tài)；

21、提拉桿通過外設(shè)的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下行至爐體內(nèi)，直至呈收縮狀態(tài)的支架組件穿過導(dǎo)流筒并擺動(dòng)至展開狀態(tài)后，通過外設(shè)的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)提拉桿上行，使支架組件與保溫蓋接觸并將保溫蓋提升至第二高度。

22、優(yōu)選地，提拉裝置還包括管體，管體上設(shè)有凸緣，管體可通過凸緣擱置在爐口處，且管體完全貫穿導(dǎo)流筒，支架組件能夠以收縮狀態(tài)置于管體內(nèi)，并通過外設(shè)的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿管體長度下行，直至支架組件穿過管體后，支架組件能夠在自重下擺動(dòng)至展開狀態(tài)。

23、優(yōu)選地，管體的頂部還設(shè)有一桿體，桿體上設(shè)有供提拉桿穿設(shè)的通孔；

24、外設(shè)的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)提拉桿和管體一并下行，直至管體通過凸緣擱置在爐口時(shí)，外設(shè)的升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)支架組件沿管體長度下行。

25、優(yōu)選地，支架組件包括固定塊、活動(dòng)塊、多條支撐桿和連接桿，固定塊連接在提拉桿的底部，活動(dòng)塊滑動(dòng)連接在提拉桿上，多條支撐桿鉸接在固定塊的側(cè)面，并沿提拉桿的周向布置，多條連接桿和支撐桿一一對應(yīng)，且連接桿的一端和支撐桿鉸接，另一端和活動(dòng)塊鉸接；

26、支撐桿的自由端設(shè)有垂直于支撐桿頂部的凸塊；當(dāng)提拉桿上行時(shí)，凸塊和保溫蓋接觸并帶動(dòng)保溫蓋上行。

27、同時(shí)，本技術(shù)還提供了一種單晶爐，包括爐體，爐體中設(shè)有保溫筒、坩堝和可升降的導(dǎo)流筒，保溫筒上以可分離的方式放置保溫蓋，爐體的頂部設(shè)有爐口，爐體的底部設(shè)有抽風(fēng)口，抽風(fēng)口位于保溫筒內(nèi)；保溫蓋和爐體之間具有第一間隙；坩堝和保溫筒之間具有第二間隙；

28、還包括提拉模塊：用于將導(dǎo)流筒提升到第一高度，將保溫蓋提升到第二高度，以使導(dǎo)流筒和保溫蓋之間存在第三間隙，保溫蓋和保溫筒之間存在第四間隙；

29、導(dǎo)流筒用于將冷卻氣體持續(xù)的向下注入到坩堝的中部；

30、抽風(fēng)口用于將保溫筒內(nèi)氣體抽離。

31、優(yōu)選地，提拉模塊包括用于提升導(dǎo)流筒的冷卻水管、用于提升保溫蓋的提拉裝置，提拉裝置包括提拉桿、管體，提拉桿的底部設(shè)有多個(gè)支架組件；支架組件能夠從豎直的收縮狀態(tài)擺動(dòng)至水平的展開狀態(tài)；

32、管體的頂部還設(shè)有一桿體，桿體上設(shè)有供提拉桿穿設(shè)的通孔；支架組件能夠以收縮狀態(tài)置于管體內(nèi)，桿體用于限制支架組件從管體的頂部脫離；管體上還設(shè)有凸緣，管體可通過凸緣擱置在爐口處。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：

34、本發(fā)明通過將導(dǎo)流筒提升到第一高度、將保溫蓋提升到第二高度，以使保溫蓋與導(dǎo)流筒之間存在第三間隙，保溫蓋與保溫筒之間存在第四間隙，配合保溫蓋和爐體之間的第一間隙，坩堝和保溫筒的第二間隙，改變爐內(nèi)的氣流走向，提高冷卻效率。同時(shí)，本發(fā)明還提供了用于實(shí)施該冷卻方法的單晶爐。