一種交互式的晶體生長加熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及化學(xué)、冶金領(lǐng)域，主要是涉及與單晶生長相關(guān)的加熱裝置，更加具體來講，是指一種交互式的晶體生長加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]泡生法(Kyropoulos method)是一種從恪融液體中生長單晶體的晶體生長法，其被廣泛應(yīng)用于藍寶石單晶的生長。
[0003]在采用泡生法進行生長時，需要使用到加熱器，即用于提供加熱源的裝置。現(xiàn)有的加熱裝置結(jié)構(gòu)存在左右兩組鎢棒在通電時電流方向相反(每根相鄰鎢棒的瞬時電流方向一根朝上，另一根朝下)的問題，從而使得左右兩組鎢棒在通電時相互排斥，時間一久加熱裝置的形狀會不斷變形而朝橢圓形發(fā)展，最終失去軸圓對稱的完整性并縮短加熱器壽命，甚至隨著使用時間增加還會出現(xiàn)固定半圓環(huán)的斷裂。
[0004]另外，現(xiàn)有加熱裝置除了上述在鎢棒設(shè)置上存在缺陷外，還存在一個不便的地方就是在對于電源的選擇上，選擇強度較大的粗鎢棒加熱時鎢棒的根數(shù)不能太多，棒和棒之間的間距較大，導(dǎo)致溫場的圓對稱性下降。并且，如果在鎢棒分布密度不變的情況下加大鎢棒的直徑，會致使電源輸出的電流增加、輸出電壓降低，從而使輸出穩(wěn)定性的控制難度增加。
[0005]總之，在現(xiàn)有泡生法制備晶體中所使用的加熱裝置至少存在兩個問題:第一，加熱棒存在受力不均的情況，而且缺乏一定的穩(wěn)定性；第二，在適配電源上較為單一，無法使用其他電源來進行工作。所以，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，如何改進上述不足就成了一個亟待解決的難題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種交互式的晶體生長加熱裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中加熱棒存在受力不均的情況而且缺乏一定的穩(wěn)定性、以及在適配電源上較為單一的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供以下技術(shù)方案:
[0008]一種交互式的晶體生長加熱裝置，包括兩個半圓環(huán)電極和多根加熱棒，所述晶體生長加熱裝置還包括一整圓環(huán)電極和絕緣隔板，所述整圓環(huán)電極設(shè)置于所述絕緣隔板的上方，所述兩個半圓環(huán)電極呈整圓狀的設(shè)置在所述絕緣隔板的下方且相互隔斷，所述兩個半圓環(huán)電極分別作為第一半圓環(huán)電極和第二半圓環(huán)電極，所述多個加熱棒分列成第一組加熱棒和第二組加熱棒，所述第一組加熱棒和第二組加熱棒中的加熱棒按以下連接方式交替地連接在所述整圓環(huán)電極和兩個半圓環(huán)電極上:所述第一組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極連接固定，另一端成不接觸地依次穿過所述第一半圓環(huán)電極上方的所述絕緣隔板和整圓環(huán)電極并經(jīng)彎折后與所述第二半圓環(huán)電極上方的所述整圓環(huán)電極連接固定；所述第二組加熱棒中的加熱棒的一端與所述第一半圓環(huán)電極上方的所述整圓環(huán)電極連接固定，另一端經(jīng)彎折后成不接觸地依次穿過所述第二半圓環(huán)電極上方的所述整圓環(huán)電極和絕緣隔板并與所述第二半圓環(huán)電極連接固定。
[0009]優(yōu)選地，所述交互式的晶體生長加熱裝置還包括多個供固定所述多根加熱棒的半圓環(huán)，每個所述半圓環(huán)上開設(shè)有多個供所述加熱棒穿過且不連接接觸的第一適配孔和供所述加熱棒穿過并連接接觸的第二適配孔，所述第一適配孔和第二適配孔依次交替地布設(shè)于所述半圓環(huán)上，且所述第一適配孔的孔徑大于所述第二適配孔的孔徑。
[0010]優(yōu)選地，由4個所述半圓環(huán)構(gòu)成包括第一固定層和第二固定層的支撐架，所述多根加熱棒上安設(shè)有多個支撐架。
[0011]優(yōu)選地，于每個支撐架中，所述第一固定層供所述第一組加熱棒/第二組加熱棒，所述第二固定層供固定所述第二組加熱棒/第一組加熱棒。
[0012]優(yōu)選地，每一所述固定層均由兩個所述半圓環(huán)呈整圓狀地正對隔斷設(shè)置構(gòu)成，每個所述半圓環(huán)與所述加熱棒垂直。
[0013]優(yōu)選地，所述第一固定層和第二固定層之間的間距大于等于10mm。
[0014]優(yōu)選地，所述第一組加熱棒中的加熱棒數(shù)與所述第二組加熱棒中的加熱棒數(shù)相等。
[0015]優(yōu)選地，所述加熱棒與所述整圓環(huán)電極之間通過無頭螺絲予以頂緊固定。
[0016]優(yōu)選地，所述加熱棒與兩個半圓環(huán)電極之間通過鉬絲捆綁予以固定。
[0017]優(yōu)選地，所述整圓環(huán)電極、絕緣隔板及兩個半圓環(huán)電極通過晶體生長設(shè)備上現(xiàn)有的固定孔來予以固定。
[0018]綜上所述，本實用新型中的加熱裝置無論并聯(lián)還是串聯(lián)方式工作都可以避免加熱裝置變形和導(dǎo)致半圓環(huán)斷裂問題，提高加熱裝置的使用壽命和軸圓對稱的完整性，而加熱裝置變形量的減少可以更長時間保持溫場的軸圓對稱性提高工藝重復(fù)性。加熱裝置工作在高溫(2000°C以上)、高真空環(huán)境中，兩個半圓環(huán)電極環(huán)分別連接電源正負(fù)極。以第一半圓環(huán)電極為正極為例，左側(cè)第一半圓環(huán)電極上均布連接加熱棒導(dǎo)電發(fā)熱體彎轉(zhuǎn)連接回上方整圓環(huán)電極右側(cè)，同樣右側(cè)第二半圓環(huán)電極上均布連接加熱棒導(dǎo)電發(fā)熱體彎轉(zhuǎn)連接回上方整圓環(huán)電極左側(cè)。兩側(cè)加熱棒交互均布，加熱棒間用固定環(huán)做支撐架，防止高溫下加熱棒變形，整圓環(huán)電極與半圓環(huán)電極間用由絕緣材料制成的絕緣隔板隔離，該加熱裝置與傳統(tǒng)加熱裝置對比，增加了一個整圓環(huán)電極，提高了加熱裝置的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。另外，加熱棒采用串聯(lián)連接，加大加熱棒直徑提高強度，提高了加熱棒的使用壽命，降低了加熱棒的損耗，提高了溫場的穩(wěn)定性和工藝重復(fù)性。而并聯(lián)方式連接保留傳統(tǒng)方式加熱棒尺寸不變條件下，提高了單根加熱棒受力平衡性，降低了變形量，提高了加熱棒的使用壽命，降低了加熱棒的損耗，提高了溫場的穩(wěn)定性和工藝重復(fù)性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型提供的一種交互式的晶體生長加熱裝置的主視結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為加熱棒在整圓環(huán)電極和兩個半圓環(huán)電極上的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為固定環(huán)的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4A為加熱棒與半圓環(huán)電極和整圓環(huán)電極之間在串聯(lián)工作模式下的連接等效示意圖。
[0023]圖4B為加熱棒與半圓環(huán)電極和整圓環(huán)電極之間在并聯(lián)工作模式下的連接等效示意圖。
[0024]附圖標(biāo)號說明
[0025]I半圓環(huán)電極
[0026]Ia第一半圓環(huán)
[0027]Ib第二半圓環(huán)
[0028]2絕緣隔板
[0029]3整圓環(huán)電極
[0030]4加熱棒
[0031]5固定環(huán)
[0032]51第一適配孔
[0033]52第二適配孔
[0034]5A固定層
[0035]5A1第一固定層
[0036]5A2第二固定層
【具體實施方式】
[0037]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例中的特征可以相互組合。
[0038]需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0039]由于現(xiàn)有的加熱裝置存在著一些明顯的不足，即其中一組鎢棒(比如左側(cè))和另一組(右側(cè))在通電時電流方向相反，從而受力相互排斥，進而更易導(dǎo)致變形。另外，現(xiàn)有的加熱裝置中用于固定鎢棒的圓環(huán)以及作為電極的連接板并不能很好的固定鎢棒，缺乏一定的穩(wěn)定性，而且在電源的選擇上也較為單一。
[0040]鑒于現(xiàn)有的問題，本實用新型提供了一種交互式的晶體生長加熱裝置，請參考圖1，給出了該晶體生長加熱裝置的主視結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該晶體生長加熱裝置至少包括兩個半圓環(huán)電極1、絕緣隔板2、整圓環(huán)電極3及多根加熱棒4。其中，所述兩個半圓環(huán)電極I正對且相隔開(間隔1mm左右)地水平放置，于兩個半圓環(huán)電極I上依次安設(shè)有所述絕緣隔板2和整圓環(huán)電極3，且整圓環(huán)電極3、絕緣隔板2及兩個半圓環(huán)電極I之間通過設(shè)備上的固定孔固定，這里通過增加整圓環(huán)和絕緣隔板2可以使得固定加熱棒4的固定點增加并下移，從而增加了加熱裝置的穩(wěn)定性，所述多根加熱棒4的兩端分別配合地設(shè)置于所述整圓環(huán)電極3和任一半圓環(huán)電極I之間，且多根加熱棒4依據(jù)所述整圓環(huán)電極3和兩個半圓環(huán)電極I所接電源電極的不同而形成串聯(lián)或并聯(lián)工作方式。
[0041]具體地，所述多根加熱棒4分為兩組，包括第一組加熱棒和第二組加熱棒，其中，第一組加熱棒和第二組加熱棒中每根加熱棒4成相互間隔地交互設(shè)置于所述整圓環(huán)電極3和兩個半圓環(huán)電極I上?？梢詤⒖紙D2，給出了加熱棒4在整圓環(huán)電極3和兩個半圓環(huán)電極I上的設(shè)置結(jié)構(gòu)圖，詳細地，將兩個半圓環(huán)電極I分別表示為第一半圓環(huán)電極Ia和第二半圓環(huán)電極lb，取第一組加熱棒中的一根加熱棒a為例，加熱棒a從第一半圓環(huán)電極Ia引出，穿過但不接觸絕緣隔板2和整圓環(huán)電極3，接著做連續(xù)兩次90°彎折后，再回到第二半圓環(huán)電極Ib上方的整圓環(huán)電極3上固定截止；同理地，再取第二組加熱棒中的一根加熱棒b為例，加熱棒b從第二半圓環(huán)電極Ib引出，穿過但不接觸絕緣隔板2和整圓環(huán)電極3，接著做連續(xù)兩次90°彎折后，再回到第一半圓環(huán)電極Ia上方的整圓環(huán)電極3上固定截止。