一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置
本技术涉及机械结构的，特别涉及一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置。
背景技术：
1、目前大部分提拉法晶体生长装置多是通过加热器对坩埚侧壁加热来熔融晶体原料的方式，这种加热方式，使坩埚的温度上升呈线性变化，当坩埚与晶棒之间的温度差超过临界值时，在自由界面会产生热毛细对流，其流动失稳会导致晶体生长条纹、裂缝等质量问题的产生，最终影响晶体生长质量。
2、目前大部分提拉法晶体生长装置，没有设置溶液温度监控，缺乏对坩埚壁面与晶体棒之间温差的精确控制和调节的能力，导致溶液内产生热毛细对流，晶体生长条纹和裂缝等，影响最终晶体生长质量。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置，根据坩埚壁面和近晶体棒附近溶液温度差的大小，来选择加热器的加热波形、加热频率、幅值，抑制溶液内产生热毛细对流，从而提高晶体生长质量，并减少能耗。
2、为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案。
3、一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置，包括籽晶轴转动机构、坩埚、加热器、保温罩、坩埚轴、炉体、第一温度传感器和第二温度传感器，所述坩埚、加热器和保温罩内至外依次位于所述炉体内侧，所述籽晶轴转动机构一端伸入所述坩埚内，所述坩埚轴连接在所述坩埚的底部，所述第一温度传感器用于测量提拉时形成的晶体棒的温度，所述第二温度传感器用于测量坩埚的炉壁温度，所述加热器、第一温度传感器和第二温度传感器分别与所述动态温度调制系统电连接。
4、采用前述方案的本实用新型，通过设置坩埚轴，便于在坩埚轴旋转时，带动坩埚旋转，使得晶体熔体旋转，可抑制坩埚中熔体的浮力－热毛细对流的出现。还通过将第一温度传感器测量晶体棒的温度，第二温度传感器检测坩埚壁面温度，便于可以实时检测晶体温度和坩埚壁面温度，方便动态温度调制系统根据坩埚壁面和晶体温度差的大小，来选择加热器的加热温度波形、加热频率、幅值，在特定周期性温度梯度的作用下，可以进一步抑制溶液内的热毛细对流的产生，抑制晶体生长条纹和裂缝，从而提高晶体生长质量，并减少能耗。
5、优选的，还包括籽晶轴，所述籽晶轴连接在所述籽晶轴转动机构的下方，所述籽晶轴转动机构连接在所述炉体的顶部，所述籽晶轴伸入所述坩埚内。
6、这样，便于通过籽晶轴转动机构带动籽晶轴同步转动，便于通过将籽晶轴放入溶液中，并提拉籽晶轴拉伸晶体获得晶体棒。
7、优选的，还包括籽晶夹持器，所述籽晶夹持器连接在所述籽晶轴上。
8、这样，通过设置籽晶夹持器，并将籽晶夹持器连接在所述籽晶轴上，随着晶体生长过程通过籽晶轴缓慢把晶体提拉上升形成晶体棒，通过籽晶夹持器夹持晶体棒。
9、优选的，所述加热器整体呈圆柱形，所述加热器套设在所述坩埚的外周。
10、这样，通过将加热器整体呈圆柱形，并将加热器套设在所述坩埚的外周，方便对坩埚均匀加热。
11、优选的，所述保温罩连接在所述炉体的内壁上，所述保温罩包裹所述坩埚的底部和侧壁。
12、这样，通过将保温罩连接在炉体的内壁上，并将保温罩包裹坩埚的底部和侧壁，对坩埚进行保温。
13、优选的，所述保温罩与所述加热器和坩埚之间均具有设置间隙。
14、这样，通过将保温罩与加热器和坩埚之间均具有设置间隙，通过设置间隙降低导热系数，对坩埚进一步保温，提升保温效果。
15、优选的，所述保温罩的底部形成有供所述坩埚轴通过的通孔。
16、这样，在保温罩的底部形成有供所述坩埚轴通过的通孔，便于避让坩埚轴。
17、优选的，所述坩埚轴与驱动动力的输出轴连接。
18、这样，将坩埚轴与驱动动力的输出轴连接，便于通过驱动动力带动坩埚轴转动。
19、优选的，所述第一温度传感器和第二温度传感器均采用非接触式温度传感器。
20、这样，通过将第一温度传感器和第二温度传感器均采用非接触式温度传感器，既能测量由晶体提拉形成的晶体棒温度，又能防止与晶体棒接触影响其形成的外形，还便于在坩埚旋转时也能测量坩埚炉壁的温度。
21、优选的，所述动态温度调制系统控制所述加热器的输出温度波形。
22、这样，通过动态温度调制系统控制所述加热器的输出温度波形，防止坩埚与晶棒之间的温度差超过临界值，在自由界面会产生热毛细对流，保证晶体棒的质量。
23、本实用新型的有益效果是：通过设置坩埚轴，便于在坩埚轴旋转时，带动坩埚旋转，使得晶体熔体旋转，可抑制坩埚中熔体的浮力－热毛细对流的出现。还通过将第一温度传感器测量晶体棒的温度，第二温度传感器检测坩埚壁面温度，便于可以实时检测晶体温度和坩埚壁面温度，方便动态温度调制系统根据坩埚壁面和晶体温度差的大小，来选择加热器的加热温度波形、加热频率、幅值，在特定周期性温度梯度的作用下，可以进一步抑制溶液内的热毛细对流的产生，抑制晶体生长条纹和裂缝，从而提高晶体生长质量，并减少能耗。通过将加热器整体呈圆柱形，并将加热器套设在所述坩埚的外周，方便对坩埚均匀加热。通过将保温罩与加热器和坩埚之间均具有设置间隙，通过设置间隙对坩埚进一步保温，提升保温效果。
技术特征：
1.一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，包括籽晶轴转动机构（1）、坩埚（5）、加热器（6）、保温罩（7）、坩埚轴（8）、炉体（9）、第一温度传感器（11）、第二温度传感器（10）和动态温度调制系统（12），所述坩埚（5）、加热器（6）和保温罩（7）内至外依次位于所述炉体（9）内侧，所述籽晶轴转动机构（1）一端伸入所述坩埚（5）内，所述坩埚轴（8）连接在所述坩埚（5）的底部，所述第一温度传感器（11）用于测量提拉时形成的晶体棒（4）的温度，所述第二温度传感器（10）用于测量坩埚（5）的炉壁温度，所述加热器（6）、第一温度传感器（11）和第二温度传感器（10）分别与动态温度调制系统（12）电连接。
2.根据权利要求1所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，还包括籽晶轴（2），所述籽晶轴（2）连接在所述籽晶轴转动机构（1）的下方，所述籽晶轴转动机构（1）连接在所述炉体（9）的顶部，所述籽晶轴（2）伸入所述坩埚（5）内。
3.根据权利要求2所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，还包括籽晶夹持器（3），所述籽晶夹持器（3）连接在所述籽晶轴（2）上。
4.根据权利要求1所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述加热器（6）整体呈圆柱形，所述加热器（6）套设在所述坩埚（5）的外周。
5.根据权利要求1所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述保温罩（7）连接在所述炉体（9）的内壁上，所述保温罩（7）包裹所述坩埚（5）的底部和侧壁。
6.根据权利要求5所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述保温罩（7）与所述加热器（6）和坩埚（5）之间均具有设置间隙。
7.根据权利要求5所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述保温罩（7）的底部形成有供所述坩埚轴（8）通过的通孔。
8.根据权利要求1～7任一所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述坩埚轴（8）与驱动动力的输出轴连接。
9.根据权利要求1～7任一所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述第一温度传感器（11）和第二温度传感器（10）均采用非接触式温度传感器。
10.根据权利要求1～7任一所述的可以温度调制的提拉法晶体生长装置，其特征在于，所述动态温度调制系统（12）控制所述加热器（6）的输出温度波形。
技术总结
本技术公开了一种可以温度调制的提拉法晶体生长装置，包括籽晶轴转动机构、坩埚、加热器、保温罩、坩埚轴、炉体、第一温度传感器和第二温度传感器，坩埚、加热器和保温罩内至外依次位于所述炉体内侧，所述籽晶轴转动机构一端伸入所述坩埚内，坩埚轴连接在所述坩埚的底部，第一温度传感器用于测量晶体棒的温度，第二温度传感器用于测量坩埚壁的温度上。本技术的有益效果是，通过将第一温度传感器测量晶体棒的温度，第二温度传感器用于测量坩埚的炉壁温度，方便根据坩埚壁面和晶体棒温度差的大小，来选择加热器的加热波形、加热频率、幅值，抑制溶液内的热毛细对流的产生，抑制晶体生长条纹和裂缝，从而提高晶体生长质量，并减少能耗。
技术研发人员：莫东鸣
受保护的技术使用者：重庆工业职业技术学院
技术研发日：20240227
技术公布日：2024/9/23