[发明专利]籽晶保护装置及单晶生长方法

说明书

本发明公开了一种籽晶保护装置及单晶生长方法。该籽晶保护装置，包括：石英舟，包含：石英舟本体，用于存放晶体原料；以及籽晶引入通道，包含：通道弧形部分，用于存放籽晶和/或作为籽晶的滑入通道，该通道弧形部分高于熔融后的晶体原料所在的水平线；以及凹槽，与通道弧形部分相连、位于籽晶引入通道的出口处；其中，在通道弧形部分放置籽晶的位置前方设置有一阻挡物，防止籽晶自行滑落；或者该籽晶引入通道还包括一水平段，该水平段与通道弧形部分的顶部相连，在该水平段中放置籽晶，使籽晶无法自发滑落；当触发籽晶的滑落条件时，籽晶能够沿着通道弧形部分滑动至凹槽中。该装置保证了籽晶使用前的有效隔离，提高了单晶形成率。

技术领域

本公开属于晶体生长技术领域，涉及一种籽晶保护装置及单晶生长方法。

背景技术

所谓单晶(single crystal)，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。单晶生长制备方法大致可以分为气相生长、溶液生长、水热生长、熔盐法、熔体法。最常见的技术有提拉法、坩埚下降法、区熔法、定向凝固法等。

目前传统单晶生长方法多采用垂直方向的相对运动实现，但由于晶体质量大，尤其是在制作化合物单晶过程中，其化学配比无法保持稳定，容易引起杂质分凝，界面凹陷影响容易出现结晶质量不好、结晶不均匀等缺陷，而单晶水平生长方法出现于上个世纪，其晶体生长批量小，无法大规模商业化生产而弃用，近年来，由于科研实验等方面的需求，该方法又再一次被重视，该方法在生长单晶过程中化学配比稳定，杂质分凝现象减少，结晶速率较慢，所生产的单晶内部应力小，晶格排列结构完整，且由于不存在内部搅拌，使得产出的晶体界面更加平直，晶片的水平均匀性良好。

单晶水平生长方法常采用传统的水平加热炉生长，加热炉及内部陶瓷管保持水平，加热器由环绕陶瓷管的加热电阻组成，通常分为2-4个温控器，以形成温度梯度分布的控温区。加热炉中放置石英管，石英管放置石英舟后密封，位于石英舟的熔融体降温结晶时，温度控制通常分为两种方法：第一种方法，保持内部空间温度呈梯度分布且温度不随时间改变，通过水平移动位于加热炉石英管中的石英舟，石英舟依次进入温度不同的梯度温场，以使得石英舟中的熔融体由低温端开始降温并结晶，至石英舟内部的熔融体全部结晶完毕；第二种方法，保持内部空间温度呈梯度分布且保持石英舟位置不变，通过温控器同步降温，使得内部温度整体同步降低，石英舟中的熔融体的低温端在达到结晶温度时开始结晶，至石英舟内部的熔融体全部结晶完毕。

使用上述两种单晶水平生长方法时，加入籽晶可大幅度提高晶体成核率及结晶质量，籽晶通常位于石英舟一端，且在原料升温熔化后的保温阶段与原料的熔融体相接触，由于热传导，籽晶获得了较高的温度导致熔化，使得熔融体与籽晶的接触界面不稳定，增加了多晶出现的概率，降低了单晶晶体的结晶质量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种籽晶保护装置及单晶生长方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种籽晶保护装置，包括：石英舟，包含：石英舟本体，具有凹腔结构，用于存放晶体原料；以及籽晶引入通道，与凹腔结构的一端相连通，包含：通道弧形部分，用于存放籽晶和/ 或作为籽晶的滑入通道，该通道弧形部分高于熔融后的晶体原料所在的水平线；以及凹槽，与通道弧形部分相连、位于籽晶引入通道的出口处，用于容纳从通道弧形部分滑入的籽晶；其中，在通道弧形部分放置籽晶的位置前方设置有一阻挡物，防止籽晶自行滑落；或者该籽晶引入通道还包括一水平段，该水平段与通道弧形部分的顶部相连，在该水平段中放置籽晶，使籽晶无法自发滑落；当触发籽晶的滑落条件时，籽晶能够沿着通道弧形部分滑动至凹槽中。