一种坩埚下降法晶体生长装置及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114808108A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210465233.3(22)申请日2022.04.29(71)申请人中国科学院福建物质结构研究所地址350002福建省福州市鼓楼区杨桥西路155号(72)发明人方声浩魏建德叶宁罗敏(74)专利代理机构北京元周律知识产权代理有限公司11540专利代理师毛薇(51)Int.Cl.C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种坩埚下降法晶体生长装置及其应用(57)摘要本申请提供一种坩埚下降法晶体生长装置，包括炉体、坩埚、升降单元、加热单元、测温单元、温度采集单元和控制单元；升降单元控制坩埚在炉体中的升降；炉体可对开，便于随时观察晶体的生长过程；加热装置设置于加热炉内部；炉体包括高温区、梯度区和低温区；高温区和低温区独立控温；测温装置检测坩埚的温度；温度采集单元采集测温装置检测得到的温度；控制单元控制升降单元的升降和加热单元的加热。该发明克服了晶体炉高度高，笨重、不好观察、不好维护、数据不好采集等缺点，利用小型炉体便于对晶体生长状况进行初步了解，也可用于展示实验，对空间占用小。实验周期短，便于快速积累数据。可进行小尺寸晶体生长，为大尺寸的晶体生长提供参考。CN114808108ACN114808108A权利要求书1/1页1.一种坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，包括炉体、坩埚、升降单元、测温单元、温度采集单元和控制单元；所述升降单元控制所述坩埚在所述炉体中的升降；所述炉体包括保温层和加热单元；所述保温单元用于保持炉体内的温度；所述加热单元用于加热所述加热炉；所述炉体包括高温区、梯度区和低温区；所述高温区和所述低温区独立控温；所述测温单元始终与所述坩埚的外壁接触，用于检测所述坩埚的外壁的温度；所述温度采集单元用于采集所述测温单元检测得到的温度；所述控制单元控制所述升降单元的升降和所述加热单元的加热。2.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述保温层和所述加热单元为一体式设计。3.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述炉体可对开，用于观察晶体的生长过程。4.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述炉体的高度为50～130cm。5.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述炉体包括n个相同的叠装的加热炉；所述n为2、3、4、5或6。6.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述保温层为纳米微孔绝热材料。7.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述加热单元包括电阻丝。8.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，所述测温单元包括热电偶。9.根据权利要求1所述的坩埚下降法晶体生长装置，其特征在于，在所述装置的工作过程中，所述温度采集单元可以时刻记录所述测温单元所检测到的温度数值。10.一种权利要求1～9任一项所述的坩埚下降法晶体生长装置的应用，其特征在于，用于生长熔点为500℃～1100℃的一致熔融化合物晶体；所述一致熔融化合物晶体的直径为10mm～25mm。2CN114808108A说明书1/5页一种坩埚下降法晶体生长装置及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种多数据采集小型布里奇曼晶体生长系统，具体说，是一种可放置于台面，通过采用简化的生长炉体与升降系统，配合可开合的炉体。适合生长对晶体尺寸要求不高，但需要对晶体生长过程进行分析与数据采集的实验。属于晶体生长技术领域。背景技术[0002]人工晶体的生长方法主要有溶液生长法、水热生长法、助溶剂法、提拉法、坩埚下降法等，其中提拉法和坩埚下降法是制备大单晶和特定形状的单晶最常用的和最重要的一种方法，在电子学、光学等现代技术应用中所需要的单晶材料生长领域有不可动摇的主导地位。尤其是近年来垂直布里奇曼法又称坩埚下降法更加引起了广泛的重视，它是从熔体中生长晶体的一种方法。通常坩埚在结晶炉中下降，通过温度梯度较大的区域时，熔体在坩埚中，自下而上结晶为整块晶体。与提拉法比较该方法可采用全封闭或半封闭的坩埚，成分容易控制；由于该法生长的晶体留在坩埚中，因而适于生长大块晶体，也可以一炉同时生长几块晶体。另外由于工艺条件容易掌握，易于实现程序化、自动化。[0003]传统的坩埚下降系统多采用三段式结构设计，炉体部分分为高温区，梯度区及低温区，采用电炉丝加热，外覆一体成型保温材料，高低温区独立控温，通过设计梯度区不同形状以获得需要的理想温梯。炉体安置在炉盘上，炉盘通过调平螺栓和减震调平垫块与台架相连。在台架下方安装有升降装置和旋转装置。但是传统的坩埚下降法生长晶体虽适用于生长大尺寸晶体，但在前期摸索晶