一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，包括絕熱外殼及設(shè)置在絕熱外殼內(nèi)的生長室，生長室設(shè)置有坩堝，絕熱外殼的外部設(shè)置有用于對坩堝進行加熱的主電磁感應(yīng)線圈，主電磁感應(yīng)線圈的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈，主電磁感應(yīng)線圈和副電磁感應(yīng)線圈之間存在間距，有多根底部進氣管和多根中部進氣管平行伸入絕熱外殼內(nèi)，絕熱外殼的頂部設(shè)置有氣流出口，氣流出口作為籽晶桿移動通道，絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板和用于調(diào)整生長室局部溫度的頂部輔助電阻加熱器，所述可伸縮遮熱板能調(diào)整伸入生長室的長度。本發(fā)明能有效的抑制晶體缺陷，提高晶體質(zhì)量，也能顯著的提高晶體成品率，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于晶體生長設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐。

【背景技術(shù)】
[0002]提拉法，又稱直拉法、Cz法，是一種目前最流行的塊狀單晶體生長技術(shù)，傳統(tǒng)的提拉法裝置由加熱系統(tǒng)(加熱、控溫和保溫)、氣氛控制系統(tǒng)(真空、氣路、充氣)、傳動系統(tǒng)(提拉、旋轉(zhuǎn))等構(gòu)成。該方法的優(yōu)勢在于可測試和觀察生長界面、定向籽晶、“縮頸”技術(shù)、“收尾“技術(shù)、可旋轉(zhuǎn)坩禍和晶體，因而控制方便，能獲得較快的生長速率和很高的產(chǎn)品性能均勻性，成品率遠(yuǎn)大于其它晶體生長方式。該方法的劣勢在于坩禍的污染、流動導(dǎo)致系統(tǒng)的非穩(wěn)定性等，除此之外，生長界面附近較大的溫度梯度保證了高生長率的同時，導(dǎo)致了生長界面和晶體內(nèi)部很高的熱應(yīng)力，與熱應(yīng)力相關(guān)的缺陷較大，如采用提拉法生長的藍寶石由于位錯密度太高，無法用作GaN基LED中GaN襯底的制備。
[0003]由于提拉法的重要性，目前已申請的專利較多。中國專利申請2009101168954公開了一種Cz直拉法單晶爐，使直拉法單晶爐的最大取棒行程明顯增加。中國專利申請201310745105.5公開了一種提高直拉法單晶生長速度的單晶爐，通過導(dǎo)流筒內(nèi)的冷卻裝置，強化生長界面附近的晶體冷卻效果，增大晶體的縱向溫度梯度，從而大幅提高晶體的生長速度。然而，這些發(fā)明并不能克服提拉法固有的缺陷，使設(shè)備局限于某種特殊材料的制備，缺乏通用性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提出一種多參數(shù)協(xié)調(diào)熱場控制的新型提拉法晶體生長爐，不僅能有效提尚提拉法系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和可重復(fù)性，從而提尚高質(zhì)量單晶的生產(chǎn)率，節(jié)約生長成本，也可以提高其通用性，適用于各種不同溫度梯度生長條件的晶體制備。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，包括絕熱外殼及設(shè)置在絕熱外殼內(nèi)的生長室，生長室設(shè)置有坩禍，絕熱外殼的外部設(shè)置有用于對坩禍進行加熱的主電磁感應(yīng)線圈，所述主電磁感應(yīng)線圈的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈，主電磁感應(yīng)線圈和副電磁感應(yīng)線圈之間存在間距，有多根底部進氣管和多根中部進氣管伸入絕熱外殼內(nèi)，絕熱外殼的頂部設(shè)置有氣流出口，所述氣流出口作為籽晶桿的移動通道，所述絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板和用于調(diào)整生長室局部溫度的頂部輔助電阻加熱器，所述可伸縮遮熱板能調(diào)整伸入生長室的長度，可伸縮遮熱板和頂部輔助電阻加熱器均位于坩禍的上方。
[0006]優(yōu)選地，所述絕熱外殼包括底座及放置在底座上的外絕熱層，外絕熱層上承接有頂蓋，外絕熱層的內(nèi)腔套裝有頂部絕熱層，頂蓋位于頂部絕熱層的上方，所述氣流出口包括設(shè)置在頂蓋上的上出口和設(shè)置在頂部絕熱層上的下出口。
[0007]優(yōu)選地，所述絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有能上下移動的可移動絕熱層，所述可移動絕熱層兩端開口呈筒形并圍住坩禍，可移動絕熱層位于底部進氣管和中部進氣管之間。
[0008]優(yōu)選地，所述絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有內(nèi)絕熱層，所述絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有內(nèi)絕熱層，內(nèi)絕熱層與頂部絕熱層、底座圍成所述的生長室；所述內(nèi)絕熱層包括上部絕熱層和下部絕熱層，所述可伸縮遮熱板置于上部絕熱層和下部絕熱層之間，所述上部絕熱層的頂端和下部絕熱層的底端分別與頂部絕熱層和底座固定連接，所述可移動絕熱層圍住下部絕熱層，所述中部進氣管和底部進氣管均穿過下部絕熱層。
[0009]優(yōu)選地，所述頂部輔助電阻加熱器呈筒形，其開口朝下，頂部設(shè)置有便于籽晶桿穿過的通孔，其對稱軸與絕熱外殼的軸線重合且安裝在頂部絕熱層與可伸縮遮熱板之間。
[0010]優(yōu)選地，所述絕熱外殼內(nèi)設(shè)置有底部絕熱層及安裝在底部絕熱層上的可旋轉(zhuǎn)支座，所述坩禍設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)支座上。
[0011]優(yōu)選地，所述多根底部進氣管沿絕熱外殼的周向均勻分布，其個數(shù)為偶數(shù)。
[0012]優(yōu)選地，所述多根中部進氣管沿絕熱外殼的周向均勻分布，其個數(shù)與底部進氣管相同，并且每根中部進氣管與設(shè)置在其正下方的一根底部進氣管成對平行排列。
[0013]優(yōu)選地，所述可伸縮遮熱板由三個弧形塊組成，每個弧形塊的弧度為120°，每個弧形塊均能沿絕熱外殼的徑向移動從而相互分開或靠攏，弧形塊相互靠攏接觸后能形成環(huán)形盤。
[0014]優(yōu)選地，所述主電磁感應(yīng)線圈的圈數(shù)為7?9圈，副電磁感應(yīng)線圈的圈數(shù)為3?5圈，所述主電磁感應(yīng)線圈其可沿絕熱外殼的軸向上下移動，其移動行程為3?5cm。。
[0015]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0016]I)本發(fā)明通過多參數(shù)協(xié)調(diào)控溫，可以在化料期提高坩禍內(nèi)部溫度，縮短化料時間；
[0017]2)可以在穩(wěn)態(tài)生長期提供與晶體和坩禍形狀協(xié)調(diào)一致的、高度軸對稱的流場和溫場，既能保護坩禍，提高其使用壽命，降低總生產(chǎn)成本，又能提高生長爐的穩(wěn)定性和可靠性。
[0018]3)結(jié)合溫場的宏觀調(diào)控(多區(qū)域加熱系統(tǒng))和微觀調(diào)控(可移動絕熱層、可伸縮遮熱板移動和冷氣流流量控制)使提拉法通用性更強，可以滿足不同晶體材料生長對凝固界面溫度梯度的需要。
[0019]4)本發(fā)明能有效的抑制晶體缺陷，提高晶體質(zhì)量，也能顯著的提高晶體成品率，降低生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的俯視示意圖。

【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]如圖1?圖2所示，一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，包括絕熱外殼24及設(shè)置在絕熱外殼24內(nèi)的生長室23，生長室23設(shè)置有坩禍20，優(yōu)選地，所述絕熱外殼24包括底座9及放置在底座9上的外絕熱層11，外絕熱層11上承接有頂蓋12，外絕熱層11的內(nèi)腔套裝有頂部絕熱層13，頂蓋12位于頂部絕熱層13的上方，所述氣流出口 3包括設(shè)置在頂蓋12上的上出口和設(shè)置在頂部絕熱層13上的下出口。所述絕熱外殼24的外部設(shè)置有用于對坩禍20進行加熱的主電磁感應(yīng)線圈5，所述主電磁感應(yīng)線圈5的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈4，所述主電磁感應(yīng)線圈5的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈4，主電磁感應(yīng)線圈5與副電磁感應(yīng)線圈4并不是連接在一起的，二者之間存在間距。
[0024]有多根底部進氣管I和多根中部進氣管2伸入絕熱外殼24內(nèi)，底部進氣管I和中部進氣管2通入一定溫度的保護氣體，不僅可以有效地調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度以滿足特定晶體18不同制備過程的溫度要求，而且還能將爐腔內(nèi)雜質(zhì)排出，進一步提高晶體18生長的質(zhì)量。
[0025]絕熱外殼24的頂部設(shè)置有氣流出口 3，所述氣流出口 3對稱中心與籽晶桿16對稱中心重合，籽晶桿16可在氣流出口 3沿其軸線做螺旋運動，底部進氣管I和中部進氣管2進入的氣體被加熱后，從此氣流出口 3流出絕熱外殼24。
[0026]所述絕熱外殼24內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板8和用于調(diào)整生長室23局部溫度的的頂部輔助電阻加熱器6，所述可伸縮遮熱板8能調(diào)整伸入絕熱外殼24內(nèi)的長度，可伸縮遮熱板8和頂部輔助電阻加熱器6均位于坩禍20的上方。
[0027]所述絕熱外殼24內(nèi)還設(shè)置有能上下移動的可移動絕熱層7，所述可移動絕熱層7兩端開口呈筒形并圍住坩禍20，可移動絕熱層7位于底部進氣管I和中部進氣管2之間。晶體18生長過程中，可移動絕熱層7向上移動可減少坩禍蓋15上方環(huán)形空間徑向熱損失，提高晶體18周圍熱場均勻性，進而降低晶體18徑向溫度梯度，不僅能夠防止晶體18局部開裂，而且還能有效降低晶體18內(nèi)部位錯密度，是生長大尺寸、高質(zhì)量晶錠的一種有效控制手段。
[0028]所述絕熱外殼24內(nèi)設(shè)置有內(nèi)絕熱層，內(nèi)絕熱層與頂部絕熱層13、底座9圍成所述的生長室23 ;所述內(nèi)絕熱層包括上部絕熱層21和下部絕熱層22，所述可伸縮遮熱板8置于上部絕熱層21和下部絕熱層22之間，所述上部絕熱層21的頂端和下部絕熱層22的底端分別與頂部絕熱層13和底座9固定連接，所述可移動絕熱層7圍住下部絕熱層22，所述中部進氣管2和底部進氣管I均穿過下部絕熱層22。上部絕熱層21和下部絕熱層22構(gòu)成內(nèi)絕熱層，一方面為晶體18生長提供高溫隔熱環(huán)境，另一方面更有利于可伸縮遮熱板8的徑向移動。
[0029]所述絕熱外殼24內(nèi)設(shè)置有頂部輔助電阻加熱器6，所述頂部輔助電阻加熱器6整體呈筒狀，其開口朝下，頂部設(shè)置有便于籽晶桿16穿過的通孔，其對稱軸與絕熱外殼24的軸線重合且安裝在頂部絕熱層13與可伸縮遮熱板8之間。晶體18生長過程中隨著晶體18高度的增加，晶體18內(nèi)部溫度梯度逐漸增大，較大的溫度梯度容易引起高溫下晶體18內(nèi)部位錯及破裂等缺陷的產(chǎn)生，頂部輔助電阻加熱器6不僅能夠提高晶體18頂端溫度進而降低晶體18內(nèi)部溫度梯度，而且還能有效地改善頂部流場分布，進而獲得均勻的熱場，有助于提尚晶體18生長的質(zhì)量。
[0030]所述絕熱外殼24內(nèi)設(shè)置有底部絕熱層10及安裝在底部絕熱層10上的可旋轉(zhuǎn)支座14，所述坩禍20設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)支座14上，可旋轉(zhuǎn)支座14在旋轉(zhuǎn)時，帶動坩禍20同步轉(zhuǎn)動，適當(dāng)調(diào)節(jié)坩禍20轉(zhuǎn)速，不僅可以有效抑制雜質(zhì)在凝固界面前沿堆積，消除晶體18內(nèi)部包裹體的形成，而且還能提高凝固界面的穩(wěn)定性，更有助于獲得平直微凸的凝固界面。平直微凸的凝固界面降低了界面附近晶體18內(nèi)部徑向溫度梯度，進而抑制了晶體18內(nèi)部位錯的形成及增長，進一步提高了晶體18生長的質(zhì)量。
[0031 ] 優(yōu)選地，所述多根底部進氣管I沿絕熱外殼24的周向均勻分布，其個數(shù)為偶數(shù)。本發(fā)明更進一步優(yōu)選每隔30°布置一根底部進氣管1，共布置有12個，每個底部進氣管I分別由一流量控制閥門自動控制。底部進氣管I依次穿過絕熱外殼24、可移動絕熱層7和下部絕熱層22，要求每根底部進氣管I與絕熱外殼24、可移動絕熱層7和下部絕熱層22的接合處完全密封。
[0032]另外，多根中部進氣管2也沿絕熱外殼24的周向均勻分布，其個數(shù)為與底部進氣管I相同，并且每根中部進氣管2與設(shè)置在其正下方的一根底部進氣管I成對平行排列，即上下兩根管相互平行。每個中部進氣管2分別由一流量控制閥門自動控制。中部進氣管2依次穿過絕熱外殼24和下部絕熱層22，要求每根中部進氣管2與絕熱外殼24和下部絕熱層22的接合處完全密封。底部進氣管I和中部進氣管2成對平行均勻布置，不僅能夠快速有效地調(diào)節(jié)晶體18不同生長階段生長室23的溫度分布，而且還能提高生長室23的氣體流動的對稱性，進而抑制晶體18高溫生長過程中的“三維效應(yīng)”，有助于提高晶體18生長的質(zhì)量。
[0033]優(yōu)選地，所述可伸縮遮熱板8由三個弧形塊組成，每個弧形塊的弧度為120°，初始時相鄰的弧形塊之間存在間隔。每個弧形塊均能沿絕熱外殼24的徑向移動從而相互分開或靠攏，三個弧形塊向生長室23伸入時，相鄰弧形塊之間的間隔會逐漸減小，最后相互接觸時，則可拼成一個環(huán)形盤。隨著弧形塊間距的減少，生長室23逐漸被分成上下兩部分，不僅可以有效降低化料階段功耗，縮短生長周期，進而降低生產(chǎn)成本，而且在晶體18生長過程及退火過程中，可移動遮熱板8削弱了晶體18對周圍爐體構(gòu)件的輻射散熱，降低了晶體18內(nèi)部溫度梯度，啟到局部保溫作用，有助于降低晶體18內(nèi)部位錯等缺陷，提高了晶體18生長的質(zhì)量。
[0034]優(yōu)選地，所述主電磁感應(yīng)線圈5沿對稱軸環(huán)繞7?9圈，副電磁感應(yīng)線圈4環(huán)繞3?5圈，確保充分覆蓋金屬材料制成的坩禍20，同時主電磁感應(yīng)線圈5和副電磁感應(yīng)線圈4之間應(yīng)保留一定間隔，以提高各自的加熱效率。主電磁感應(yīng)線圈5可沿豎直方向以一定速率上下移動3?5cm，針對晶體18不同制備過程，適當(dāng)調(diào)整主電磁感應(yīng)線圈5移動速率，可以快速改變坩禍20局部溫度分布，進而優(yōu)化熔液流動。
[0035]本發(fā)明公開的新型提拉法晶體生長爐，具備多參數(shù)協(xié)調(diào)控溫的功能，能夠根據(jù)實際需要精確調(diào)節(jié)生長界面的溫度梯度大小，也能夠提高生長界面溫場的穩(wěn)定性?？販貐?shù)主要包括多通道氣路、可移動絕熱層7、可伸縮遮熱板8、多區(qū)域加熱系統(tǒng)等。
[0036]本發(fā)明提供一種多通道氣路設(shè)計，可分別或同時從坩禍20底部通過底部進氣管I進氣或中部通過中部進氣管2進氣注入不同溫度的冷氣流，通過控制氣體的流量以調(diào)節(jié)生長系統(tǒng)的溫度。精密的氣道設(shè)計及合理的氣流控制有利于晶體18制備過程中不同生長階段，生長室23形成高度對稱的穩(wěn)定流場。
[0037]本發(fā)明的可移動絕熱層7和可伸縮遮熱板8隨著晶體18長度的改變進行自動調(diào)整，消除晶體18形態(tài)變化對系統(tǒng)傳熱特征的影響，提高系統(tǒng)熱場的穩(wěn)定性。可移動絕熱層7可沿豎直方向上下移動，最大高度與中部進氣管2底部高度一致，隨著可移動絕熱層7向上移動，坩禍蓋15上方環(huán)形空間徑向熱損失逐漸減少，晶體18徑向溫度梯度降低，進而能夠有效降低晶體18內(nèi)部位錯密度，提高晶體18生長的質(zhì)量?？缮炜s遮熱板8布置在坩禍20上方，由低發(fā)射率的三塊120°的弧形金屬塊構(gòu)成，可沿徑向移動，進而調(diào)節(jié)伸入爐腔的長度，可伸縮遮熱板8除了削弱晶體18向周圍爐體構(gòu)件輻射散熱外，還能抑制爐腔內(nèi)氣體的湍流流動，提高晶體18表面均勻換熱，防止晶體18局部受熱不均勻而出現(xiàn)開裂。
[0038]本發(fā)明提供的一種多區(qū)域加熱系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)控制生長爐內(nèi)的溫度場及流場。加熱系統(tǒng)采用主電磁感應(yīng)線圈5、副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6，能精確控制生長爐內(nèi)部，尤其是凝固界面附近的溫度分布，能夠滿足不同晶體材料制備的需求。主電磁感應(yīng)線圈5為晶體18生長提供穩(wěn)定的高溫?zé)嵩?，以實現(xiàn)晶體18不同生長階段熱場需求。主電磁感應(yīng)線圈5可上下移動3?5cm。副電磁感應(yīng)線圈4固定在特定位置，輔助調(diào)整金屬i甘禍20局部溫度分布。另外，在可伸縮遮熱板8和頂部絕熱層13之間布置頂部輔助電阻電熱器6，根據(jù)需要通過增加電流提高晶體18頂端溫度，進而降低晶體18內(nèi)部溫度梯度。頂部輔助電阻電熱器6與主電磁感應(yīng)線圈5之間保持一定的距離，以避免被主電磁感應(yīng)線圈5加熱。
[0039]總體而言，本發(fā)明通過多參數(shù)協(xié)調(diào)控溫，可以在化料過程降低加熱器功耗、縮短晶體18生長周期；可以在穩(wěn)態(tài)生長階段提供適合晶體18生長的溫度及溫度梯度，能夠有效抑制晶體18生長過程中的“三維效應(yīng)”，既能提高晶體18生長質(zhì)量，又能降低生產(chǎn)成本同時極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)合溫場的宏觀調(diào)控多區(qū)域加熱系統(tǒng)和微觀調(diào)控可移動絕熱層7、可伸縮遮熱板8移動和冷氣流流量控制使提拉法通用性更強，可以滿足不同晶體材料生長對凝固界面溫度梯度的需要。本發(fā)明能有效的抑制晶體18缺陷，提高晶體18質(zhì)量，也能顯著的提高晶體18成品率，降低生產(chǎn)成本。
[0040]采用本晶體生長爐可以控制晶體18的冷卻速率，避免快速冷卻導(dǎo)致晶體18開裂等。通過多區(qū)域加熱系統(tǒng)的電功率曲線設(shè)置，主電磁感應(yīng)線圈5、副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6按照一定的電功率下降曲線，可以實現(xiàn)不同的冷卻曲線控制，可移動絕熱層7可以移動到適當(dāng)位置調(diào)節(jié)坩禍20上方的溫度場。
[0041]采用本晶體生長爐還可以實現(xiàn)熔液19對流的強度控制。通過控制主電磁感應(yīng)線圈5和副電磁感應(yīng)線圈4的功率可以改變?nèi)垡?9內(nèi)的溫差，調(diào)節(jié)自然對流的強弱?；虾笸ㄟ^強化自然對流使得溶液溫度及溶質(zhì)分布更加均勻，長晶過程通過籽晶17旋轉(zhuǎn)或坩禍20旋轉(zhuǎn)抑制自然對流，進而獲得平直或微凸凝固界面，以提高晶體18質(zhì)量。
[0042]以下結(jié)合兩種材料的制備來敘述本晶體生長爐的工作。
[0043]I)、對于需要高溫度梯度和高生長速率的場合，如GGG激光晶體18的制備，實施方式如下:只采用主電磁感應(yīng)線圈5加熱，副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6關(guān)閉；底部朝氣管正常進氣；中部進氣管2在生長初期增大流量，后期減少流量；絕熱層放置在底座9上，不上移，可伸縮遮熱板8可不工作。
[0044]2)、對于需要低溫度梯度的場合，如襯底級藍寶石的制備，實施方式如下:同時用主電磁感應(yīng)線圈5、副電磁感應(yīng)線圈4和頂部輔助電阻加熱器6工作，底部進氣管I正常進氣，中部進氣管2小流量進氣；絕熱層上移到合適位置，可伸縮遮熱板8伸入爐腔適當(dāng)位置工作。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:包括絕熱外殼(24)及設(shè)置在絕熱外殼(24)內(nèi)的生長室(23)，生長室(23)設(shè)置有坩禍(20)，絕熱外殼(24)的外部設(shè)置有用于對坩禍(20)進行加熱的主電磁感應(yīng)線圈(5)，所述主電磁感應(yīng)線圈(5)的下方設(shè)置有副電磁感應(yīng)線圈(4)，主電磁感應(yīng)線圈(5)和副電磁感應(yīng)線圈⑷之間存在間距，有多根底部進氣管(I)和多根中部進氣管(2)伸入絕熱外殼(24)內(nèi)，絕熱外殼(24)的頂部設(shè)置有氣流出口(3)，所述氣流出口(3)作為籽晶桿(16)的移動通道，所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有用于削弱輻射傳熱的可伸縮遮熱板(8)和用于調(diào)整生長室(23)局部溫度的頂部輔助電阻加熱器(6)，所述可伸縮遮熱板(8)能調(diào)整伸入生長室(23)的長度，可伸縮遮熱板(8)和頂部輔助電阻加熱器(6)均位于坩禍(20)的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)包括底座(9)及放置在底座(9)上的外絕熱層(11)，外絕熱層(11)上承接有頂蓋(12)，外絕熱層(11)的內(nèi)腔套裝有頂部絕熱層(13)，頂蓋(12)位于頂部絕熱層(13)的上方，所述氣流出口(3)包括設(shè)置在頂蓋(12)上的上出口和設(shè)置在頂部絕熱層(13)上的下出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有能上下移動的可移動絕熱層(7)，所述可移動絕熱層(7)兩端開口呈筒形并圍住坩禍(20)，可移動絕熱層(7)位于底部進氣管(I)和中部進氣管(2)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)絕熱層，內(nèi)絕熱層與頂部絕熱層(13)、底座(9)圍成所述的生長室(23);所述內(nèi)絕熱層包括上部絕熱層(21)和下部絕熱層(22)，所述可伸縮遮熱板(8)置于上部絕熱層(21)和下部絕熱層(22)之間，所述上部絕熱層(21)的頂端和下部絕熱層(22)的底端分別與頂部絕熱層(13)和底座(9)固定連接，所述可移動絕熱層(7)圍住下部絕熱層(22)，所述中部進氣管(2)和底部進氣管(I)均穿過下部絕熱層(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述頂部輔助電阻加熱器(6)呈筒形，其開口朝下，頂部設(shè)置有便于籽晶桿(16)穿過的通孔，其對稱軸與絕熱外殼(24)的軸線重合且安裝在頂部絕熱層(13)與可伸縮遮熱板(8)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述絕熱外殼(24)內(nèi)設(shè)置有底部絕熱層(10)及安裝在底部絕熱層(10)上的可旋轉(zhuǎn)支座(14)，所述坩禍(20)設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)支座(14)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述多根底部進氣管(I)沿絕熱外殼(24)的周向均勻分布，其個數(shù)為偶數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述多根中部進氣管(2)沿絕熱外殼(24)的周向均勻分布，其個數(shù)與底部進氣管(I)相同，并且每根中部進氣管(2)與設(shè)置在其正下方的一根底部進氣管(I)成對平行排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述可伸縮遮熱板(8)由三個弧形塊組成，每個弧形塊的弧度為120°，每個弧形塊均能沿絕熱外殼(24)的徑向移動從而相互分開或靠攏，弧形塊相互靠攏接觸后能形成環(huán)形盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱場協(xié)調(diào)控制的提拉法晶體生長爐，其特征在于:所述主電磁感應(yīng)線圈(5)的圈數(shù)為7?9圈，副電磁感應(yīng)線圈⑷的圈數(shù)為3?5圈，所述主電 磁感應(yīng)線圈(5)其可沿絕熱外殼(24)的軸向上下移動，其移動行程為3?5cm。
【文檔編號】C30B15/20GK104514032SQ201410794501
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】方海生, 王森, 蔣志敏, 王夢瑩 申請人:華中科技大學(xué)