一种双晶制备热压炉及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108130596A(43)申请公布日2018.06.08(21)申请号201810049398.6(22)申请日2018.01.18(71)申请人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号(72)发明人高鹏李许静孙元伟(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理事务所(普通合伙)11360代理人王岩(51)Int.Cl.C30B33/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种双晶制备热压炉及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种双晶制备热压炉及其控制方法。本发明的上顶杆、下顶杆、模具、上模芯和下模芯均采用碳化硅SiC，胶合好的两个单晶样品置于模具中，且位于上模芯与下模芯之间，模具放置在下顶杆的顶端，上顶杆的底端抵在上模芯的顶端；通过转动摇杆对上顶杆施压，以调整样品所受到的压力；通过压力传感器监测压力；在大气环境中，通过控温系统控制加热炉内的升温速率、最终温度、保温时间和降温速率；SiC材料可承受很高的温度(1500℃)，同时有较高的强度；本发明在大气中进行即可，不需要对加热系统、模具等进行抽真空，也不需要对加热系统、模具等进行保护气体保护，装置构造简单，操作方便，完全满足双晶制备的要求。CN108130596ACN108130596A权利要求书1/1页1.一种双晶制备热压炉，其特征在于，所述双晶制备热压炉包括：支撑架、加热炉、上顶杆、摇杆、下顶杆、底座、模具、上模芯、下模芯、压力传感器和控温系统；其中，所述加热炉固定安装在支撑架内；加热炉的顶壁和底壁分别开设有同轴的上通孔和下通孔；所述上顶杆的底端通过上通孔伸入至加热炉内，上顶杆的顶端穿出支撑架的顶部；在上顶杆的顶端设置摇杆；在上顶杆的顶端与摇杆之间设置压力传感器；在支撑架内的底部设置底座；在底座的顶端固定下顶杆；所述下顶杆的顶端通过下通孔伸入至加热炉内；所述上顶杆和下顶杆同轴；所述模具的中心具有贯通模具上下两端的贯通孔；在贯通孔内设置有上模芯和下模芯，上模芯和下模芯的外形与贯通孔的形状相适配；胶合好的两个单晶样品水平置于模具中，且位于上模芯与下模芯之间；所述上模芯的底端紧压两个单晶样品的上表面，上模芯的顶端从贯通孔穿出模具的上端；所述模具放置在位于加热炉内的下顶杆的顶端；上顶杆的底端抵在上模芯的顶端；所述上顶杆、下顶杆、模具、上模芯和下模芯均采用碳化硅SiC；所述加热炉连接至控温系统；通过转动摇杆对上顶杆施压，以调整样品所受到的压力；通过压力传感器监测压力；在大气环境中，通过控温系统控制加热炉内的升温速率、最终温度、保温时间和降温速率。2.如权利要求1所述的双晶制备热压炉，其特征在于，所述支撑架包括上固定板、下固定框和连接柱；其中，所述上固定板和下固定框分别位于顶部和底部，二者之间由连接柱连接并固定；位于顶部的上固定板的中间具有通孔，所述上顶杆的顶部通过通孔穿出支撑架的顶部，所述上固定板对上顶杆起支撑作用；在下固定框的中间设置底座。3.如权利要求1所述的双晶制备热压炉，其特征在于，在底座的顶端设置有凹槽，下顶杆的底端固定在凹槽内。4.如权利要求1所述的双晶制备热压炉，其特征在于，在底座的顶端与下顶杆的底端之间设置有填充导热材料；所述填充导热材料采用云母片。5.如权利要求1所述的双晶制备热压炉，其特征在于，所述上模芯和下模芯的外形与贯通孔的形状相适配。6.如权利要求1所述的双晶制备热压炉，其特征在于，所述加热炉包括加热炉体、加热棒和热电偶；其中，在加热炉体的顶壁和底壁分别开设有同轴的上通孔和下通孔；在加热炉体内设置有加热棒和热电偶；加热棒和热电偶连接至控温系统。7.一种双晶制备热压炉的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：1)将胶合好的两个单晶样品置于模具中，且位于上模芯与下模芯之间，上模芯的底端紧压两个单晶样品的上表面，上模芯的顶端从贯通孔穿出模具的上端；2)将固定好两个单晶样品的模具放置在位于加热炉内的下顶杆的顶端，同时，上顶杆的底端抵在上模芯的顶端；3)通过转动摇杆对上顶杆施压，调整样品所受到的压力，通过压力传感器监测压力；4)加热炉通电加热，在大气环境中，通过控温系统控制加热炉内的升温速率、最终温度、保温时间和降温速率，从而制备得到双晶样品。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤3)中，压力为1～5MPa。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，升温速率为2～10℃/min；最终温度为1000～1500℃；保温时间600～1200min；降温速率2～10℃/min。2CN108130596A说明书1/3页一种双晶制备热压炉及其控制方法技术领域[0001]本发明涉及热压炉领域，具体涉及一种双晶制备热压炉及其控制方法。背景技术