[发明专利]一种用于晶体生长的垂直管式炉设备及其使用方法

权利要求书

1.一种用于晶体生长的垂直管式炉设备，它包括套管(10)、提拉装置(8)和生长安瓿(12)，所述套管(10)内壁覆盖一层炉内保温层(17)，所述炉内保温层(17)内嵌入加热元(11)，并且加热元(11)靠近炉内保温层(17)内壁，所述加热元(11)形成一层加热元件；所述生长安瓿(12)与提拉装置(8)通过牵引线(9)连接，生长安瓿(12)在提拉装置(8)的牵引下在套管(10)内上下运动，其特征在于所述生长安瓿(12)由挂钩(1)、上放肩区(3)、下放肩区(5)、安瓿的上半区(2)、安瓿的下半区(6)和籽晶袋(4)组成，所述的挂钩(1)置于安瓿的上半区(2)顶部并连接牵引线(9)使生长安瓿(12)与提拉装置(8)连接；所述的籽晶袋(4)在安瓿的上半区(2)和安瓿的下半区(6)之间，并通过上放肩区(3)与安瓿的上半区(2)连接，通过下放肩区(5)与安瓿的下半区(6)连接；所述安瓿的上半区(2)柱内径和安瓿的下半区(6)柱内径相同，且大于籽晶袋(4)的柱内径；整个生长安瓿(12)形似哑铃；所述加热元件使生长炉内从上至下分为低温区(14)，梯度区(15)和高温区三个温(16)。

2.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的加热元(11)为静止的加热元。

3.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的安瓿的上半区(2)柱内径和安瓿的下半区(6)柱内径，与生长晶体的预期直径相当。

4.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的上放肩区(3)的柱内径从与安瓿的上半区(2)的柱内径一样大小逐渐减小到与籽晶袋(4)的柱内径一样大小；所述的下放肩区(3)的柱内径从与籽晶袋(4)的柱内径一样大小逐渐扩大到与安瓿的下半区(6)的柱内径一样大小。

5.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的低温区(14)位于生长炉上半部分，其温度轴向分布为平坦的等温区域，该区域的温度低于生长晶体的熔点。

6.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的梯度区(15)位于生长炉中部，连接低温区(14)和高温区(16)之间的区域，该区域内的温度从上到下呈逐渐升高的趋势。

7.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的高温区(16)位于生长炉下半部分，其温度轴向分布为平坦的等温区域，该区域高温区的温度高于生长晶体的熔点。

8.根据权利要求1所述的垂直管式炉设备，其特征在于所述的生长安瓿(12)由高纯石英或热解氮化硼制备而成。

9.一种用于晶体生长的垂直管式炉设备的使用方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

首先，将多晶料(7)装于生长安瓿(12)中并抽真空封结；

然后，将装有多晶料(7)的生长安瓿通过牵引线(9)和提拉装置(8)放入套管(10)内，使安瓿的下半区(6)、下放肩区(5)和籽晶袋(4)位于高温区(16)，安瓿的上半区(2)的下端置于梯度区高于生长晶体的熔点的位置，安瓿的上半区(2)的上端处于低温区；

其次，设定温场曲线(13)，对晶体生长炉进行升温，使多晶料熔化；

接着，待多晶料完全熔化后，保温一段时间，然后开启提拉装置(8)，将生长安瓿(12)缓慢向上提升，晶体开始生长，待安瓿的下半区(6)、下放肩区(5)和籽晶袋(4)都通过梯度区(15)并进入低温区(14)后，停止提拉，晶体生长结束；

最后，对晶体生长炉炉体进行降温，取出晶体。