一种晶体的生长装置及生长方法制造方法及图纸

本申请提供了一种晶体的生长装置，包括：聚光屏；设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩埚的周围；用于支撑所述坩埚的支撑杆；所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。本发明专利技术提供的生长装置采用透明的坩埚作为晶体生长的场所，本发明专利技术提供的晶体的生长装置不仅可以生长常规光学浮区法所能生长的晶体之外，还能够生长表面张力较低的晶体、容易氧化的晶体和有易挥发组分的晶体，实验结果表明，本发明专利技术提供的生长装置得到的晶体结晶性能良好，无气泡等缺陷，单晶重复率较高，不同批次间单晶质量差异小。成晶率在90～100％之间。本发明专利技术还提供了一种晶体的生长方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于晶体生长
，尤其涉及一种晶体的生长装置及生长方法。
技术介绍
传统的熔体法晶体生长技术包括提拉法，下降法，浮区法，泡生法，温度梯度法，热交换法，冷坩埚法，导模法，火焰法等。目前得到发展的这些晶体生长技术，仍具有一定的局限性。提拉法和导模法生长晶体时可以实时观察，但难以生长不一致熔融或者具有较低热导率的晶体；下降法、温度梯度法和热交换法可以生长具有较低热导率的晶体，但无法实时观察晶体生长情况，也无法生长不一致熔融的晶体；泡生法和冷坩埚法利于制备较大尺寸的晶体，但无法生产不一致熔融的晶体；火焰法可以生长不一致熔融的晶体、较低热导率或者表面张力较低的晶体，也可以原位观察晶体生长情况，但火焰法生长的晶体应力较大，缺陷较多，仍存在较多的局限性。浮区法由Keck等人在1953年专利技术，后逐渐发展出光学浮区法，该方法在现有技术中应用较为广泛。科学出版社出版的《晶体生长科学与技术》一书中详细描述了光学浮区法的原理特点。光学浮区法可以生长不一致熔融的晶体，也可以实现晶体生长的实时观察，因此，光学浮区法近年得到了很大的发展。光学浮区法生长晶体在光学浮区炉内进行，如公开号为CN 104389013 A的中国专利公开了一种光学浮区法生长晶体的装置，该装置主要由籽晶棒旋转台、料棒旋转台和加热系统组成，但是这种装置无法生长具有较低表面张力的晶体，并且难以生长容易氧化的晶体。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种晶体的生长装置及生长方法，采用本专利技术提供的晶体生长装置，不仅可以生长常规光学浮区法所能生长的晶体之外，还能够生长具有较低表面张力的晶体、容易氧化的晶体和有易挥发组分的晶体。一种晶体的生长装置，包括：聚光屏；设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩埚的周围；用于支撑所述坩埚的支撑杆；所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。优选的，所述坩埚为透明陶瓷坩埚、玻璃坩埚或透明晶体坩埚。优选的，所述坩埚包括坩埚壁和坩埚底，所述坩埚壁具有倾角，所述坩埚底设置有籽晶槽。优选的，所述坩埚的红外波段透过率≥80％。优选的，所述坩埚的熔点比所生长的晶体的熔点高400～2000℃。优选的，所述红外光源为无影卤素灯，所述红外光光源的个数为2～4个。优选的，所述红外光源以所述坩埚的中心铅垂线为轴线对称分布在所述坩埚的周围。优选的，所述支撑杆为可升降和旋转的支撑杆。本专利技术提供一种晶体的生长方法，包括以下步骤：将多晶依次进行熔化和凝固，得到预处理的多晶；采用上述生长装置，将预处理的多晶在坩埚内进行加热，进行晶体的生长，得到单晶。优选的，所述加热的过程具体包括：以第一温度对多晶进行加热，加热20～60min后以第一速率降温至第二温度，对多晶进行加热，进行晶体的生长，晶体生长结束后以第二速率降温至第三温度，得到晶体；所述第一温度为所生长晶体熔点以上50～100℃；第二温度为所生长晶体熔点以上0～25℃；第三温度为20～35℃；第一速率为1～10℃/小时；第二速率为20～50℃/小时。浮区法生长晶体效率高，用料少，在材料科学研究领域具有明显的优势。科学出版社出版的《晶体生长科学与技术》一书中详细描述了光学浮区法的原理特点。浮区法熔区的维持，依靠熔体表面张力的作用，并有熔体所能维持的高度L与熔体的表面张力γ和熔体的密度ρ的关系式如下：L=2.8γρg]]>   式1其中，g为重力加速度。可见，如果熔体的表面张力过小，而且密度过大，就很难形成稳定的熔区。例如Bi4Ge3O12晶体，晶体的密度是7.13g/cm3，表面张力是233mN/m(Journal of Crystal Growth,1994；137:509-515.)，g是9.8m/s2，根据计算，L为5mm，熔区较短，采用现有的光学浮区炉生长较为困难，本发明研究发现，含有不具有表面活性的氧化物例如Al2O3，CaO，MgO，SiO2等，熔体的表面张力增加，晶体生长相对容易；含有表面活性的B2O3，V2O5，P2O5，PbO，K2O、锗酸铋等，熔体的表面张力降低，晶体生长相对较难。此外，现有的光学浮区炉开放式的生长方式极不适合在生长具有易挥发组分的材料以及易氧化的材料，例如氟化钙、碲锌镉等晶体。本专利技术提供了一种晶体的生长装置，包括：聚光屏；设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩埚的周围；用于支撑所述坩埚的支撑杆；所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。本专利技术提供的生长装置采用透明的坩埚作为晶体生长的场所，进行晶体生长时，本专利技术提供的晶体的生长装置除了可以生长常规光学浮区法所能生长的晶体之外，还能够生长表面张力较低的晶体、容易氧化的晶体和有易挥发组分的晶体，实验结果表明，本专利技术提供的生长装置得到的晶体结晶性能良好，无气泡等缺陷，单晶重复率较高，不同批次间单晶质量差异小。成晶率在90～100％之间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的晶体生长装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种晶体生长装置，包括：聚光屏；设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩埚的周围；用于支撑所述坩埚的支撑杆；所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。本专利技术提供的生长装置能够生长表面张力较低的晶体。参见图1，图1为本专利技术提供的晶体生长装置的结构示意图，图1中，1为聚光屏，2为红外光源，3为坩埚，4为坩埚托，5为支撑杆，6为坩埚壁，7为坩埚底，8为籽晶槽。本专利技术提供的生长装置包括聚光屏1，所述聚光屏的作用主要是将红外光源发出的红外光汇聚到某一处，集中对某一处进行加热。在本专利技术中，所述聚光屏的形状优选为两个半球壳形状，所述聚光屏优选为不锈钢聚光屏，本专利技术对所述聚光屏的尺寸没有特殊的限制，具有能够容纳所述坩埚和红外光源的空间即可。本专利技术提供的生长装置包括红外光源2，所述红外光源设置在所述聚光屏的内部，所述红外光源优选为无影卤素灯，所述红外光源的个数优选为2～4个，更优选为3个，所述红外光源设置在所述坩埚的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体的生长装置，包括：聚光屏；设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩埚的周围；用于支撑所述坩埚的支撑杆；所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。

【技术特征摘要】
1.一种晶体的生长装置，包括：聚光屏；
设置在聚光屏内的红外光源和透明的坩埚，所述红外光源设置在所述坩
埚的周围；
用于支撑所述坩埚的支撑杆；
所述支撑杆和坩埚通过坩埚托相连接。
2.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚为透明陶瓷
坩埚、玻璃坩埚或透明晶体坩埚。
3.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚包括坩埚壁
和坩埚底，所述坩埚壁具有倾角，所述坩埚底设置有籽晶槽。
4.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚的红外波段
透过率≥80％。
5.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述坩埚的熔点比所
生长的晶体的熔点高400～2000℃。
6.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述红外光源为无影
卤素灯，所述红外光光源的个数为2～4个。
7.根据权利要求1所述的生长装置，其特征在于，所述红外光源以所述<...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄聚青，朱刘，胡丹，
申请(专利权)人：清远先导材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44