梯度，能夠有效抑制晶體18生長(zhǎng)過程中的“三維效應(yīng)”，既能提高晶體18生長(zhǎng)質(zhì)量，又能降低生產(chǎn)成本同時(shí)極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)合溫場(chǎng)的宏觀調(diào)控多區(qū)域加熱系統(tǒng)和微觀調(diào)控可移動(dòng)絕熱層7、可伸縮遮熱板8移動(dòng)和冷氣流流量控制使提拉法通用性更強(qiáng)，可以滿足不同晶體材料生長(zhǎng)對(duì)凝固界面溫度梯度的需要。本實(shí)用新型能有效的抑制晶體18缺陷，提高晶體18質(zhì)量，也能顯著的提高晶體18成品率，降低生產(chǎn)成本。
[0040]采用本晶體生長(zhǎng)爐可以控制晶體18的冷卻速率，避免快速冷卻導(dǎo)致晶體18開裂等。通過多區(qū)域加熱系統(tǒng)的電功率曲線設(shè)置，主電磁感應(yīng)線圈5、副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6按照一定的電功率下降曲線，可以實(shí)現(xiàn)不同的冷卻曲線控制，可移動(dòng)絕熱層7可以移動(dòng)到適當(dāng)位置調(diào)節(jié)坩禍20上方的溫度場(chǎng)。
[0041]采用本晶體生長(zhǎng)爐還可以實(shí)現(xiàn)熔液19對(duì)流的強(qiáng)度控制。通過控制主電磁感應(yīng)線圈5和副電磁感應(yīng)線圈4的功率可以改變?nèi)垡?9內(nèi)的溫差，調(diào)節(jié)自然對(duì)流的強(qiáng)弱?；虾笸ㄟ^強(qiáng)化自然對(duì)流使得溶液溫度及溶質(zhì)分布更加均勻，長(zhǎng)晶過程通過籽晶17旋轉(zhuǎn)或坩禍20旋轉(zhuǎn)抑制自然對(duì)流，進(jìn)而獲得平直或微凸凝固界面，以提高晶體18質(zhì)量。
[0042]以下結(jié)合兩種材料的制備來(lái)敘述本晶體生長(zhǎng)爐的工作。
[0043]I)、對(duì)于需要高溫度梯度和高生長(zhǎng)速率的場(chǎng)合，如GGG激光晶體18的制備，實(shí)施方式如下:只采用主電磁感應(yīng)線圈5加熱，副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6關(guān)閉；底部朝氣管正常進(jìn)氣；中部進(jìn)氣管2在生長(zhǎng)初期增大流量，后期減少流量；絕熱層放置在底座9上，不上移，可伸縮遮熱板8可不工作。
[0044]2)、對(duì)于需要低溫度梯度的場(chǎng)合，如襯底級(jí)藍(lán)寶石的制備，實(shí)施方式如下:同時(shí)用主電磁感應(yīng)線圈5、副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6工作，底部進(jìn)氣管I正常進(jìn)氣，中部進(jìn)氣管2小流量進(jìn)氣；絕熱層上移到合適位置，可伸縮遮熱板8伸入爐腔適當(dāng)位置工作。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:包括絕熱外殼(24)及設(shè)置在絕熱外殼(24)內(nèi)的生長(zhǎng)室(23)，生長(zhǎng)室(23)設(shè)置有坩禍(20)，絕熱外殼(24)的外部設(shè)置有用于對(duì)坩禍(20)進(jìn)行加熱的主電磁感應(yīng)線圈(5)，主電磁感應(yīng)線圈(5)與絕熱外殼(24)的外壁之間存在間距，所述主電磁感應(yīng)線圈(5)的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈(4)，主電磁感應(yīng)線圈(5)和副電磁感應(yīng)線圈⑷之間存在間距，有多根底部進(jìn)氣管⑴和多根中部進(jìn)氣管(2)伸入絕熱外殼(24)內(nèi)，絕熱外殼(24)的頂部設(shè)置有氣流出口(3)，所述氣流出口(3)作為籽晶桿(16)的移動(dòng)通道，所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板(8)和用于調(diào)整生長(zhǎng)室(23)局部溫度的頂部輔助電阻加熱器(6)，所述可伸縮遮熱板(8)能調(diào)整伸入生長(zhǎng)室(23)的長(zhǎng)度，可伸縮遮熱板(8)和頂部輔助電阻加熱器(6)均位于坩禍(20)的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)包括底座(9)及放置在底座(9)上的外絕熱層(11)，外絕熱層(11)上承接有頂蓋(12)，外絕熱層(11)的內(nèi)腔套裝有頂部絕熱層(13)，頂蓋(12)位于頂部絕熱層(13)的上方，所述氣流出口(3)包括設(shè)置在頂蓋(12)上的上出口和設(shè)置在頂部絕熱層(13)上的下出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有能上下移動(dòng)的可移動(dòng)絕熱層(7)，所述可移動(dòng)絕熱層(7)兩端開口呈筒形并圍住坩禍(20)，可移動(dòng)絕熱層(7)位于底部進(jìn)氣管(I)和中部進(jìn)氣管(2)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)絕熱層，內(nèi)絕熱層與頂部絕熱層(13)、底座(9)圍成所述的生長(zhǎng)室(23);所述內(nèi)絕熱層包括上部絕熱層(21)和下部絕熱層(22)，所述可伸縮遮熱板(8)置于上部絕熱層(21)和下部絕熱層(22)之間，所述上部絕熱層(21)的頂端和下部絕熱層(22)的底端分別與頂部絕熱層(13)和底座(9)固定連接，所述可移動(dòng)絕熱層(7)圍住下部絕熱層(22)，所述中部進(jìn)氣管(2)和底部進(jìn)氣管(I)均穿過下部絕熱層(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述頂部輔助電阻加熱器(6)呈筒形，其開口朝下，頂部設(shè)置有便于籽晶桿(16)穿過的通孔，其對(duì)稱軸與絕熱外殼(24)的軸線重合且安裝在頂部絕熱層(13)與可伸縮遮熱板(8)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有底部絕熱層(10)及安裝在底部絕熱層(10)上的可旋轉(zhuǎn)支座(14)，所述坩禍(20)設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)支座(14)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述多根底部進(jìn)氣管(I)沿絕熱外殼(24)的周向均勻分布，其個(gè)數(shù)為偶數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述多根中部進(jìn)氣管(2)沿絕熱外殼(24)的周向均勻分布，其個(gè)數(shù)與底部進(jìn)氣管(I)相同，并且每根中部進(jìn)氣管(2)與設(shè)置在其正下方的一根底部進(jìn)氣管(I)成對(duì)平行排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述可伸縮遮熱板(8)由三個(gè)弧形塊組成，每個(gè)弧形塊的弧度為120°，每個(gè)弧形塊均能沿絕熱外殼(24)的徑向移動(dòng)從而相互分開或靠攏，弧形塊相互靠攏接觸后能形成環(huán)形盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，其特征在于:所述主電磁感應(yīng)線圈(5)的圈數(shù)為7?9圈，副電磁感應(yīng)線圈⑷的圈數(shù)為3?5圈，所述主電磁感應(yīng)線圈(5)其可沿絕熱外殼(24)的軸向上下移動(dòng)，其移動(dòng)行程為3?5cm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種熱場(chǎng)協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長(zhǎng)爐，包括絕熱外殼及設(shè)置在絕熱外殼內(nèi)的生長(zhǎng)室，生長(zhǎng)室設(shè)置有坩堝，絕熱外殼的外部設(shè)置有用于對(duì)坩堝進(jìn)行加熱的主電磁感應(yīng)線圈，主電磁感應(yīng)線圈的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈，主電磁感應(yīng)線圈和副電磁感應(yīng)線圈之間存在間距，有多根底部進(jìn)氣管和多根中部進(jìn)氣管平行伸入絕熱外殼內(nèi)，絕熱外殼的頂部設(shè)置有氣流出口，氣流出口作為籽晶桿移動(dòng)通道，絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板和用于調(diào)整生長(zhǎng)室局部溫度的頂部輔助電阻加熱器，所述可伸縮遮熱板能調(diào)整伸入生長(zhǎng)室的長(zhǎng)度。本實(shí)用新型能有效的抑制晶體缺陷，提高晶體質(zhì)量，也能顯著的提高晶體成品率，降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】C30B15-20
【公開號(hào)】CN204342916
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420814097
【發(fā)明人】方海生, 王森, 蔣志敏, 王夢(mèng)瑩
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日