專利名稱：一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)晶體生長(zhǎng)爐，尤其是涉及一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光學(xué)晶體生長(zhǎng)方法中，坩堝下降法是其中的主要方法之一。傳統(tǒng)的單晶生長(zhǎng)爐采用的是單個(gè)坩堝下降生長(zhǎng)一支單晶，但是生長(zhǎng)效率較低。1999年5月26日公告授權(quán)的94114075.X號(hào)中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種用坩堝下降法生長(zhǎng)大尺寸、高質(zhì)量、多根同時(shí)生長(zhǎng)閃爍晶體鎢酸鉛(PWO)的新技術(shù)，可同時(shí)生長(zhǎng)2根、4根或8根PWO晶體。但是該發(fā)明雖然突破了單個(gè)坩堝只能生長(zhǎng)一支單晶的限制，卻與原來(lái)所有的單晶生長(zhǎng)爐一樣仍存在如下局限1、只能用于鎢酸鉛晶體的生長(zhǎng)；2、不能滿足規(guī)?；a(chǎn)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能生長(zhǎng)不同晶體并且適用于規(guī)?；a(chǎn)的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，包括爐體和升降平臺(tái)，所述的爐體內(nèi)設(shè)置有爐膛，所述的升降平臺(tái)上沿所述的爐膛設(shè)置有1～15支坩堝套，所述的坩堝套內(nèi)設(shè)置有1～2個(gè)坩堝，所述的爐膛包括高溫區(qū)、生長(zhǎng)區(qū)和低溫區(qū)，所述的低溫區(qū)的爐膛寬度是所述的高溫區(qū)的爐膛寬度的2倍，所述的低溫區(qū)爐口處設(shè)置有爐口寬度調(diào)節(jié)裝置。
所述的爐口寬度調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述的低溫區(qū)爐口處的兩塊石棉板，所述的爐體上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述的石棉板上設(shè)置有與所述的導(dǎo)軌配合的導(dǎo)軌槽，所述的石棉板上設(shè)置有同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所述的爐口寬度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的爐口寬度尺寸與所述的高溫區(qū)的爐膛寬度之比為0.8～2.0。
所述的高溫區(qū)的爐膛寬度為120～150mm。
所述的升降平臺(tái)上可以設(shè)置有四維微調(diào)架，所述的坩堝套設(shè)置在所述的四維微調(diào)架上。
所述的坩堝套與所述的坩堝之間填充有氧化鋁粉。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)調(diào)節(jié)爐口寬度調(diào)節(jié)裝置可以改變高溫區(qū)和低溫區(qū)爐口寬度的比例，從而調(diào)節(jié)生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的溫度梯度，可滿足不同晶體生長(zhǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的要求；每個(gè)坩堝套豎直固定在有上下、左右、俯仰、方位微調(diào)的四維調(diào)整架上，可方便調(diào)節(jié)坩堝高低、水平位置和豎直度；而坩堝外用氧化鋁粉填充壓實(shí)，可以防止晶體生長(zhǎng)過(guò)程中坩堝位置變動(dòng)；本發(fā)明是可同時(shí)生長(zhǎng)1～30支不同的單晶的下降法晶體生長(zhǎng)爐。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明爐膛橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明四維調(diào)整架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明坩堝與坩堝套的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例一一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，包括采用摩根磚制成的爐體1和升降平臺(tái)2，爐體1內(nèi)設(shè)置有爐膛3，爐膛3包括高溫區(qū)31、生長(zhǎng)區(qū)33和低溫區(qū)32，爐膛3的參數(shù)為高溫區(qū)31的爐膛高H1＝750mm；低溫區(qū)32的爐膛高H2＝360 mm；生長(zhǎng)區(qū)33的爐膛高H3＝60mm；高溫區(qū)31的爐膛寬D1＝120mm；低溫區(qū)32的爐膛寬D2＝160mm，整個(gè)爐膛長(zhǎng)L＝1250mm，低溫區(qū)32爐口處設(shè)置有兩塊石棉板4，爐體1上設(shè)置有導(dǎo)軌(圖未顯示)，石棉板4上設(shè)置有與導(dǎo)軌配合的導(dǎo)軌槽(圖未顯示)，石棉板4上設(shè)置有同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖未顯示)可以使兩側(cè)的石棉板4同時(shí)開(kāi)合，將石棉板4的開(kāi)口寬度D3調(diào)整為150mm，升降平臺(tái)2上沿爐膛3設(shè)置有15個(gè)四維微調(diào)架5，四維微調(diào)架5上設(shè)置有坩堝套6，每個(gè)坩堝套6內(nèi)設(shè)置有2個(gè)坩堝7，坩堝套6與坩堝7之間用氧化鋁粉8填充并壓實(shí)，兩支熱端為Φ10×1250、冷端為Φ20×450的硅鉬棒作為發(fā)熱體9緊靠爐膛3水平設(shè)置，相鄰坩堝套6(1、3、5、7、9、11、13、15號(hào))內(nèi)分別安裝S型下熱電偶，中間坩堝套6(8號(hào))內(nèi)安排一支上熱電偶，上熱電偶與下熱電偶相距180mm，在爐膛3中央靠近發(fā)熱體9附近安裝控溫?zé)犭娕迹谄湎路缴L(zhǎng)區(qū)內(nèi)安裝一支監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)區(qū)溫度的熱電偶，共11支熱電偶監(jiān)控爐內(nèi)各處溫度。
在本實(shí)施例設(shè)計(jì)容積為30×30×400的矩形鉑坩堝7，坩堝套6尺寸為60×95×250，裝滿原料的坩堝7分別靠近兩發(fā)熱體9，用氧化鋁粉8填充并壓實(shí)。將15個(gè)裝坩堝7的坩堝套6安放在微調(diào)架5上，并固定在升降平臺(tái)2上(見(jiàn)圖5)。
升降平臺(tái)2的可調(diào)行程范圍為800mm，用手柄人工調(diào)節(jié)高低，通過(guò)離合器轉(zhuǎn)換后，由調(diào)速馬達(dá)帶動(dòng)齒輪下降，改變馬達(dá)供電電壓，下降速率每小時(shí)0～3mm連續(xù)可調(diào)。
兩支硅鉬棒串聯(lián)后由輸出電流400A的變壓器供電，采用單相調(diào)壓，最大供電電源功率為16千瓦。
晶體生長(zhǎng)控制過(guò)程如下測(cè)溫?zé)犭娕歼M(jìn)行冷端補(bǔ)償后，送入廈門宇光溫度巡檢儀并連接到普及型臺(tái)式電腦數(shù)據(jù)輸入端，采用廠家提供的軟件可實(shí)時(shí)顯示各熱電偶的溫度。溫控?zé)犭娕祭涠搜a(bǔ)償后連接到廈門宇光溫度程控制儀后送入計(jì)算機(jī)，在電腦上編制溫度控制程序后送回到儀表，由溫控儀表執(zhí)行溫度控制程序，溫度檢測(cè)和控制精度均為±1℃。在電腦上編制馬達(dá)速率控制程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體生長(zhǎng)過(guò)程的全自動(dòng)控制。包括數(shù)據(jù)表格和曲線均可實(shí)時(shí)顯示和貯存或輸出。數(shù)據(jù)采樣速率可人工設(shè)定。在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生不正常溫度變化影響晶體生長(zhǎng)時(shí)，可以在電腦上查出溫度不正常變化的時(shí)刻，將程序返回到出問(wèn)題之前某時(shí)刻重新啟動(dòng)晶體生長(zhǎng)程序，可避免溫度不正常造成的晶體報(bào)廢。
由此獲得30×30×200的鎢酸鉛單晶。
實(shí)施例二其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于高溫區(qū)31的爐膛寬D1＝120mm；低溫區(qū)32的爐膛寬D2＝160mm，石棉板4的開(kāi)口寬度D3為160mm，用于獲得鍺酸鉍(BGO)晶體。
實(shí)施例三其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于高溫區(qū)31的爐膛寬D1＝135mm；低溫區(qū)32的爐膛寬D2＝270mm，石棉板4的開(kāi)口寬度D3為270mm。
權(quán)利要求
1.一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，包括爐體和升降平臺(tái)，所述的爐體內(nèi)設(shè)置有爐膛，所述的升降平臺(tái)上沿所述的爐膛設(shè)置有1～15支坩堝套，所述的坩堝套內(nèi)設(shè)置有1～2個(gè)坩堝，所述的爐膛包括高溫區(qū)、生長(zhǎng)區(qū)和低溫區(qū)，其特征在于所述的低溫區(qū)的爐膛寬度是所述的高溫區(qū)的爐膛寬度的2倍，所述的低溫區(qū)爐口處設(shè)置有爐口寬度調(diào)節(jié)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，其特征在于所述的爐口寬度調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置在所述的低溫區(qū)爐口處的兩塊石棉板，所述的爐體上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述的石棉板上設(shè)置有與所述的導(dǎo)軌配合的導(dǎo)軌槽，所述的石棉板上設(shè)置有同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，其特征在于所述的爐口寬度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的爐口寬度尺寸與所述的高溫區(qū)的爐膛寬度之比為0.8～2.0。
4.如權(quán)利要求1所述的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，其特征在于所述的高溫區(qū)的爐膛寬度為120～150mm。
5.如權(quán)利要求1所述的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，其特征在于所述的升降平臺(tái)上設(shè)置有四維微調(diào)架，所述的坩堝套設(shè)置在所述的四維微調(diào)架上。
6.如權(quán)利要求1所述的多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，其特征在于所述的坩堝套與所述的坩堝之間填充有氧化鋁粉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多坩堝下降法單晶生長(zhǎng)爐，包括爐體和升降平臺(tái)，爐體內(nèi)設(shè)置有爐膛，升降平臺(tái)上沿爐膛設(shè)置有1～15支坩堝套，坩堝套內(nèi)設(shè)置有1～2個(gè)坩堝，爐膛包括高溫區(qū)、生長(zhǎng)區(qū)和低溫區(qū)，特點(diǎn)是低溫區(qū)的爐膛寬度是高溫區(qū)的爐膛寬度的2倍，低溫區(qū)爐口處設(shè)置有爐口寬度調(diào)節(jié)裝置，優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)調(diào)節(jié)爐口寬度調(diào)節(jié)裝置可以改變高溫區(qū)和低溫區(qū)爐口寬度的比例，從而調(diào)節(jié)生長(zhǎng)區(qū)內(nèi)的溫度梯度，可滿足不同晶體生長(zhǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的要求，是可同時(shí)生長(zhǎng)1～30支不同的單晶的下降法晶體生長(zhǎng)爐。
文檔編號(hào)C30B11/00GK1974882SQ200610154679
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者黃國(guó)松, 徐鐵峰, 聶秋華, 戴世勛 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)