一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置及其方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896921A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211460034.X(22)申请日2022.11.17(71)申请人连城凯克斯科技有限公司地址214000江苏省无锡市锡山区锡北泾虹路15(72)发明人徐军薛艳艳唐慧丽房前成罗平王庆国逯占文李岩韩建峰(74)专利代理机构无锡苏元专利代理事务所(普通合伙)32471专利代理师张剑锋(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置及其方法，包括单晶炉、坩埚、热场部件、下降装置和支撑装置，坩埚的外侧围绕设置有热场部件，S1：将籽晶安装于籽晶卡槽内；S2：将混匀的高纯原料装入坩埚内并盖上坩埚盖；S3：将坩埚安装在热场部件中心处，通过观察孔微调后热器与坩埚位置，使坩埚底部与籽晶对准；本发明设计的坩埚与观察孔，能够清晰的观察坩埚内部原料熔化后籽晶接种的状态，防止籽晶熔化，并可以及时调整坩埚位置，提高晶体的结晶质量与完整性，节约长晶成本与资源，节省时间；本发明可以在真空或者流动气氛中实现晶体生长，获得高质量氧化物或氟化物等晶体，具有广泛的应用价值。CN115896921ACN115896921A权利要求书1/1页1.一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：包括单晶炉、坩埚(1)、热场部件、下降装置(9)和支撑装置(10)，所述坩埚(1)的外侧围绕设置有热场部件，所述热场部件由内向外依次由由后热器(4)、发热体(5)、保温层(6)、感应线圈(7)组成，所述坩埚(1)放置在后热器(4)上，所述保温层(6)的底部设置有支撑装置(10)，所述支撑装置(10)的内侧设置有供坩埚(1)升降的下降装置(9)，且下降装置(9)的顶部设置有籽晶卡槽(3)，所述籽晶卡槽(3)上安装有籽晶(2)，且籽晶(2)与坩埚(1)底部中心对齐，所述热场部件上开设有用于观察后热器(4)与坩埚(1)位置的观察孔(8)。2.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述后热器(4)、发热体(5)、保温层(6)、感应线圈(7)与坩埚(1)均呈水平中心对称分布。3.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述后热器(4)为石墨或钨环，所述发热体(5)为石墨或钨发热体。4.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述保温层(6)材质为碳毡或氧化锆。5.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述坩埚(1)为石墨或钨坩埚，并配有坩埚盖，所述坩埚(1)顶部内侧壁与水平方向夹角为80‑87°，坩埚(1)底部有直径0.1‑3mm微孔，坩埚盖板正中心处圆形开孔尺寸为Ф2‑10mm。6.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述籽晶卡槽(3)尺寸为Ф6‑10mm×20‑30mm。7.根据权利要求1所述的一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置，其特征在于：所述支撑装置(10)氧化铝管支柱，所述(9)为液压杆结构。8.一种坩埚下降可视化接种的晶体生长方法，其特征在于：采用如权利要求1‑7任一项所记载的晶体生长装置；具体步骤为：S1：将籽晶(2)安装于籽晶卡槽(3)内；S2：将混匀的高纯原料装入坩埚(1)内并盖上坩埚盖；S3：将坩埚(1)安装在热场部件中心处，通过观察孔(8)微调后热器(4)与坩埚(1)的位置，使坩埚(1)底部与籽晶(2)对准，且保持2‑5mm距离；S4：单晶炉内抽真空至炉膛真空度＜10Pa，向炉内充入氩气作为保护气体，至炉内压强为常压；S5：感应加热升温至原料完全熔化，可观察到坩埚(1)底部有熔体流出；S6：启动下降装置，籽晶(2)与坩埚(1)缓慢下降至低温区，坩埚(1)下降速度为0.5‑5mm/h，使坩埚(1)内的熔体由下至上结晶；S7：晶体生长结束后，缓慢冷却至室温，取出晶体，获得透明、无开裂的高质量单晶。2CN115896921A说明书1/4页一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置及其方法技术领域[0001]本发明属于晶体生长技术领域，具体涉及一种坩埚下降可视化接种的晶体生长装置及其方法。背景技术[0002]一种生长晶体的方法是布里奇下降法，即坩埚下降法，该方法通过使晶体生长坩埚在加热炉中缓慢下降来获取晶体；传统的坩埚下降法，籽晶位于坩埚底部，是在非真空系统中，采用全封闭或者半封闭铂金坩埚封装原料，通过坩埚下降使熔体结晶。但是这种方法的缺点是籽晶与原料被坩埚、发热体和保温层完全包裹，长晶初期尤其原料完全熔化后，温度控制不好时