[发明专利]抑制杂晶生长的水热设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制水热条件下杂晶生长的水热设备和技术，属于水热生长晶体相关设备技术领域。

背景技术

水热法生长晶体是指：将矿化剂溶液倒入水热釜，水热釜中的带孔挡板将水热釜内衬隔成两个区域，下区域称为溶解区，放置水热生长培养料，上区域称为生长区，放置籽晶，通过控温技术，使得溶解区处于高温状态，而生长区处于低温状态，这样溶解区的饱和溶液通过挡板上的小孔输运到生长区，由于温度降低，饱和溶液变为过饱和溶液，过饱和的部分将析出在籽晶上，使得籽晶不断长大。

水热生长晶体，不可避免的会出现自发成核的杂晶，这些杂晶可能附着在籽晶面上，从而降低单晶的质量；还可能附着在釜壁上，由于杂晶的生长速度比籽晶生长速度快，因此杂晶会消耗大多数的从溶解区输运过来的养料而使得籽晶的生长速度大幅度降低。因此，为了提高单晶质量和生长速度，必须要抑制杂晶的形成和生长。

实际上，杂晶的形成和水热釜中溶解区向生长区的对流传质速度密切相关，对流传质速度越快，晶体的生长越偏离热力学平衡态，杂晶越容易形成；另外，过快的传质速度还会加速杂晶的生长速度，因此，为了抑制杂晶的形成和生长，我们必须控制合理的传质速度，在保证单晶稳定生长的同时又能抑制杂晶的形成和生长。

现在一般是通过缩小溶解区和生长区的温差以来控制对流传质速度，但这种方法存在可操作性差，难以控制的问题，所以有必要从设备角度出发，开发出一种能够自由控制对流传质速度的水热设备。

实验发现，如果将培养料放置于较为封闭的长方体或者圆柱体内，长方体或者圆柱体侧面和底面上钻有供对流传质的小孔后，对流传质速度会大幅度降低，因此，杂晶的形成和生长会受到抑制，同样的，如果将籽晶放置于类似设备中，对流传质速度也会大幅度降低。

发明内容

本发明的目的是研制出一种设备和技术，通过控制水热釜中对流传质速度来达到抑制杂晶的形成和生长的目的。

为了达到以上目的，本发明采用以下的技术方案：

1.一种抑制水热条件下杂晶生长的水热设备和技术，设备包括带有孔洞的养料篮、带有孔洞的晶体生长篮；

2.如项1所述的抑制水热条件下杂晶生长的水热设备和技术，其特征在于：使用形状为长方体或者圆柱体的养料蓝和晶体生长篮来分别放置培养料和籽晶；

3.如项1所述的抑制水热条件下杂晶生长的水热设备和技术，其特征在于：养料篮和晶体生长篮的底面和侧面都钻有小孔；

4.如项1所述的抑制水热条件下杂晶生长的水热设备和技术，其特征在于通过控制养料篮和生长篮的开孔数目来控制水热生长釜的传质速度，从而起到一直杂晶生长的目的。

附图说明

附图为对流传质速度控制设备简图，其中1为养料篮，2为养料篮和生长篮上钻的小孔，3为挡板，4为生长篮。

具体实施方式

例1：

使用Ni-Cr合金材料加工外径为30mm，内径为28mm的养料篮和生长篮，养料篮的高度为100mm，生长篮的高度为150mm，在养料篮子上钻30个直径为2mm的小孔，在生长篮上钻80个直径为2mm的小孔。实验表明，这种条件下对流传质速度比未使用养料篮和生长篮的水热釜对流传质速度降低了50％，自发成核的杂晶数目降低了80％。

例2：

与例1类似，所不同的是使用Ti合金材料加工养料篮和生长篮，实验表明这种条件下对流传质速度比未使用养料篮和生长篮的水热釜对流传质速度降低了50％，自发成核的杂晶数目降低了80％。

例3：

与例1类似，所不同的是养料篮和生长篮上小孔的直径为3mm，实验表明，这种条件下对流传质速度比未使用养料篮和生长篮的水热釜对流传质速度降低了40％，自发成核的杂晶数目降低了60％。

应该指出以上所述的实施实例只是用3个例子来说明本发明，它不应是对本发明的限制，同时熟悉该技术的都知道，对本发明可以进行在文中没有描述的各种改进，而这些改进都不会偏离本专利的精神和范围。