本實(shí)用新型屬于單晶硅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種簡(jiǎn)易單晶爐。

背景技術(shù)：

目前市場(chǎng)上的單晶爐價(jià)格昂貴，設(shè)備復(fù)雜，尤其是不適合實(shí)驗(yàn)室對(duì)大塊單晶的開發(fā)。

目前市場(chǎng)上的生長(zhǎng)塊體單晶的單晶爐多為向上提拉法，并且大塊單晶體生長(zhǎng)前需要使用晶種引晶，操作上較為復(fù)雜，并且設(shè)備價(jià)格大都在百萬以上。本單晶爐利用坩堝下降法生長(zhǎng)單晶，無需晶種，自動(dòng)形成晶種，生長(zhǎng)過程無需任何操作，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，可自行維修，本發(fā)明的簡(jiǎn)易單晶爐是一種及其適合于實(shí)驗(yàn)室對(duì)大塊單晶體的開發(fā)研究的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種簡(jiǎn)易單晶爐及其控制方法，旨在解決目前市場(chǎng)上的單晶爐價(jià)格昂貴，設(shè)備復(fù)雜，尤其是不適合實(shí)驗(yàn)室對(duì)大塊單晶的開發(fā)的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種簡(jiǎn)易單晶爐，所述的簡(jiǎn)易單晶爐包括立式管式爐和步進(jìn)控制系統(tǒng)，所述立式管式爐包括立柱板、爐膛、連熔爐管、石英錐管、石英托、吊繩、控溫部件、加熱部件、真空泵；

所述爐膛固定在立柱板中部，所述控溫部件和加熱部件均安裝在爐膛內(nèi)壁上，連熔爐管通過固定裝置固定在爐膛中央并懸空，石英錐管、石英托均通過吊繩吊在連熔爐管內(nèi)，所述石英托設(shè)置有容納石英錐管的孔，石英錐管穿插在石英托設(shè)置的孔上，所述真空泵一端與連熔爐管相連并且另一端與外部保護(hù)氣體裝置相連；所述外部保護(hù)氣體裝置盛有氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體；

所述步進(jìn)控制系統(tǒng)包括立式管式爐底座、步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌、單軸控制器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電源；所述步進(jìn)控制系統(tǒng)底座位于立柱板下部，所述步進(jìn)電機(jī)連接在與導(dǎo)軌上部，所述導(dǎo)軌位于的爐膛上部，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電源均位于立式管式爐底座內(nèi)部，單軸控制器位于立式管式爐底座外部；

所述單軸控制器與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電源、步進(jìn)電機(jī)連接，控溫部件和加熱部件電連接。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)軌設(shè)置有滑臺(tái)和滑臺(tái)支架，所述滑臺(tái)支架安裝在滑臺(tái)上。

進(jìn)一步，直徑5～500mm的石英托上還設(shè)置有多個(gè)穿線孔。

進(jìn)一步，長(zhǎng)20～500mm、直徑1～100mm的石英錐管外部設(shè)置有石英掛耳，所述石英錐管設(shè)置有石英錐管管口、石英錐管管體、石英錐管錐體；所述石英掛耳位于石英錐管上半段位置，石英錐管椎體的高設(shè)置為相對(duì)于石英錐管總長(zhǎng)的1/20～1/2。

進(jìn)一步，石英掛耳設(shè)置在石英錐管和石英托上的孔之間。

本實(shí)用新型提供的簡(jiǎn)易單晶爐是利用布立基曼法(Bridgeman method)基本原理將現(xiàn)有的大規(guī)模使用的立式管式爐和常用的步進(jìn)控制系統(tǒng)結(jié)合改裝而成的，其制作成本十分低廉，大約￥5000～50000左右，基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本實(shí)用新型簡(jiǎn)易單晶爐尺寸小,占地面積少，節(jié)約空間資源，重量輕，可移動(dòng)性好。

本實(shí)用新型簡(jiǎn)易單晶爐的生長(zhǎng)單晶基本原理是布立基曼法(Bridgeman method)目前已經(jīng)在本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)出多種大塊單晶，其效果甚至比專業(yè)的此類單晶爐的效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的簡(jiǎn)易單晶爐結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、立柱板；2、爐膛；3、連熔爐管；4、石英錐管；5、石英托；6、吊繩；7、控溫部件；8、加熱部件；9、真空泵；10、立式管式爐底座；11、步進(jìn)電機(jī)；12、導(dǎo)軌；13、單軸控制器；14、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器；15、步進(jìn)電源。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的簡(jiǎn)易單晶爐控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

如圖1所示：一種簡(jiǎn)易單晶爐，包括立式管式爐和步進(jìn)控制系統(tǒng)，所述立式管式爐包括立柱板1、爐膛2、連熔爐管3、石英錐管4、石英托5、吊繩6、控溫部件7、加熱部件8、真空泵9；

所述爐膛2固定在立柱板中部，所述控溫部件7和加熱部件8均安裝在爐膛內(nèi)壁上，連熔爐管3通過固定裝置固定在爐膛中央并懸空，石英錐管4、石英托5由吊繩6懸掛在連熔爐管內(nèi)，所述石英托設(shè)置有容納石英錐管的孔，石英錐管穿插在石英托設(shè)置的孔上，所述真空泵9一端與連熔爐管相連并且另一端與外部保護(hù)氣體裝置相連；所述外部保護(hù)氣體裝置盛有氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣體；

所述步進(jìn)控制系統(tǒng)包括步進(jìn)控制系統(tǒng)底座10、步進(jìn)電機(jī)11、導(dǎo)軌12、單軸控制器13、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器14、步進(jìn)電源15；所述步進(jìn)控制系統(tǒng)底座10位于立柱板下部，所述步進(jìn)電機(jī)11連接在與導(dǎo)軌上部，所述導(dǎo)軌12位于的爐膛上部，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器14、步進(jìn)電源15位于步進(jìn)控制系統(tǒng)底座內(nèi)部，單軸控制器13位于步進(jìn)控制系統(tǒng)底座外部；

所述單軸控制器與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電源、步進(jìn)電機(jī)連接，控溫部件7和加熱部件8連接。

所述導(dǎo)軌12設(shè)置有滑臺(tái)12和滑臺(tái)支架，所述滑臺(tái)支架安裝在滑臺(tái)上。

直徑5～500mm的石英托上還設(shè)置有多個(gè)穿線孔。

長(zhǎng)20～500mm、直徑1～100mm的石英錐管外部設(shè)置有石英掛耳，所述石英錐管設(shè)置有石英錐管管口、石英錐管管體、石英錐管錐體；所述石英掛耳位于石英錐管上半段位置，石英錐管椎體設(shè)置為高相對(duì)于石英錐管總長(zhǎng)的1/20～1/2長(zhǎng)度的椎體。

石英掛耳設(shè)置在石英錐管4和石英托5上的孔之間。

下面結(jié)合工作原理及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

如圖2所示：一種簡(jiǎn)易單晶爐的控制方法，該簡(jiǎn)易單晶爐的控制方法包括以下步驟：

S101：將所需原料密封于石英錐管中，置于連熔爐管中并改變連熔爐管內(nèi)部氣氛；

S102：對(duì)生長(zhǎng)單晶的溫度和步進(jìn)控制系統(tǒng)控制的移動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定后對(duì)原料進(jìn)行熔融并使單晶生長(zhǎng)。

所述在原料充分混合之前，控制系統(tǒng)設(shè)置為靜止?fàn)顟B(tài)，在原料充分混合后，控制系統(tǒng)設(shè)置為移動(dòng)狀態(tài)，所述移動(dòng)狀態(tài)包括移動(dòng)的長(zhǎng)度和移動(dòng)的速度。

所述簡(jiǎn)易單晶爐的控制方法具體步驟為：

爐膛控溫：先將爐膛內(nèi)部溫度升至高于樣品熔點(diǎn)1～100度，然后將溫度恒定在該溫度下，直到單晶生長(zhǎng)結(jié)束；

步進(jìn)控制系統(tǒng)控制：在爐體升溫時(shí)，控制器將步進(jìn)電機(jī)控制為等待狀態(tài)，當(dāng)爐體溫度恒定于樣品熔點(diǎn)以上1～100度中間某一溫度時(shí)，控制器將步進(jìn)電機(jī)控制為工作狀態(tài)，使導(dǎo)軌上的載物臺(tái)帶著懸掛的連熔爐管向下緩慢移動(dòng)，移動(dòng)速率為0.1mm/h～100mm/h，直到下降到導(dǎo)軌的最低位置。

本實(shí)用新型提供的簡(jiǎn)易單晶爐制作成本低，大約￥5000～50000左右，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以自我手工搭建，占地面積少，節(jié)約空間，本實(shí)用新型簡(jiǎn)易單晶爐尺寸小,重量約為10～50Kg。

本實(shí)用新型簡(jiǎn)易單晶爐的生長(zhǎng)單晶基本原理是布立基曼法(Bridgeman method)。目前已經(jīng)在本實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)出多種大塊單晶。其效果甚至比專業(yè)的此類單晶爐的效果好。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。