專利名稱：砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種石英玻璃管及其制備方法；特別是一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管及其制備方法。
背景技術：
石英玻璃管是用二氧化硅制造的特種工業(yè)技術玻璃，是一種非常優(yōu)良的基礎材料，它具有一系列優(yōu)良的物理、化學性能?，F有技術中的連熔爐生產的石英玻璃管的整體內、外壁材料均相同，因此不能適應一些特殊的應用要求。砷化鎵(GaAs)材料是目前生產量最大、應用最廣泛，因而也是最重要的III - V族化合物半導體材料，是僅次于硅的最重要的半導體材料。由于其優(yōu)越的性能和能帶結構，使砷化鎵(GaAs)材料在微波器件和發(fā)光器件等方面具有很大發(fā)展?jié)摿?。是一種直接帶隙半導體材料，禁帶寬度1.42^V，遠大于鍺的0.67 eV和硅的1.12 eV，可以制作出870nm波長近紅外光發(fā)光管。直接帶隙、消耗功率低等特性，電子遷移率約為硅材料的5. 7倍，介電常數小，能引入深能級雜質、電子有效質量小，能帶結構特殊，可作磊晶片。所制出的這種高頻、高速、防輻射的高溫器件多用於光電元件和高頻通訊用元件。如WLAN、W^L、光纖通訊、 衛(wèi)星通訊、LMDS、VSAT等微波通訊上?，F有技術中的普通石英玻璃管用于制造砷化鎵晶體生長用器具材料時，存在使用壽命短、長晶良率低、器具強度低，并存在高溫軟化現象。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種原料組合更為合理、使用壽命長、強度高的砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管。本發(fā)明所要解決的另一技術問題是提供了一種如上所述的砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管的制備方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發(fā)明是一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，其特點是所述的石英玻璃管的管壁由外壁層和內壁層構成，所述的內壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，
Al6. 0-7. 0 ；
Cr0.001-0. 003 ；
K0. 01-0. 04 ；
Mn0.005-0. 02 ；
P
0. 01-0. 05
B 0. 01-0. 04 ； Cu 0.0005-0. 002 Li 0. 005-0. 02 ； Na 0. 01-0. 03 ； Ti 0. 5-1. 2 ；
Ca 0. 1-0. 5 ； Fe 0. 001-0. 03 ； Mg 0. 005-0. 02 ； Ni0. 005-0. 02
Zr 0. 01-0. 10 ；
所述的外壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，
Al 10-16.2 ； Cr 0. 03-0. 05 ； K 0. 20-0. 60 ；
B 0. 06-0. 08 Cu 0. 03-0. 05 ； Li 0. 50-0. 90 ；
Ca 0. 1-0. 5 Fe0. 20-0. 23 ；
Mg 0. 03-0. 05 ；Mn 0. 03-0. 05 ；Na 0. 5-0. 9 ；Ni 0. 03-0. 05 ；
P 0.08-0. 10 ；Ti 1.2-1.3;Zr 1.0-1.3;
外壁層的二氧化硅材料中還含有100-200PPM的白矽石。本發(fā)明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現。本發(fā)明還提供了一種如以上技術方案所述的砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管的制備方法，其特征在于制備時，在石英連熔爐鎢坩堝內放置一經高溫鍍鎢錸處理的鉬坩堝，通過連熔爐的外層料加料器和內層料加料器分別將外壁層二氧化硅材料、內壁層二氧化硅材料加至鎢坩堝、鉬坩堝中，拉制成型制得外壁層二氧化硅材料在外、內壁層二氧化硅材料在內的雙料壁石英玻璃管。本發(fā)明砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管中，外壁層料的二氧化硅的含量可以達到99. 99%左右，內壁層料的二氧化硅含量可以達到99. 999%。在內、外壁層料的摻雜了合適的元素及其配比。特別是在外壁原料中摻雜了 100-200PPM的白矽石(也即方英石 (CristcAalite)，一種結晶度低的二氧化硅)，使得其在做成石英坩堝時在外壁上能形成一層致密微小的白矽石結晶，這種微小的白矽石結晶很難被溶液滲入而剝落，即使剝落也很快被溶液溶解掉，因此可以大幅度的改善石英坩堝的使用壽命及長晶良率。另外，本發(fā)明材料還可以增加石英坩堝的強度，減少其高溫軟化現象。本發(fā)明石英玻璃管可以用作制造太陽能單晶和多晶生長用坩堝的原料。特別適用于生產2”-6"VGF法生長半絕緣坤化鎵(GaAs)單晶用石英坩堝，也可以用來生產6‘_12“LEC 法生長半絕緣坤化鎵(GaAs)單晶用的石英坩堝。
具體實施例方式以下進一步描述本發(fā)明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發(fā)明，而不構成對其權利的限制。實施例1。一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，所述的石英玻璃管的管壁由外壁層和內壁層構成，所述的內壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，
Al Cr K
Mn P
6. 0 ； 0. 001 ； 0. 01 ； 0. 005 0. 01
B 0. 01 ； Cu 0.0005 ； Li 0. 005 ； Na 0. 01 ； Ti 0. 5
所述的外壁層由含有以下?lián)诫s原素的:
Ca 0. 1 ； Fe 0. 001 ；
Mg 0. 005 ； Ni 0. 005 ；
Zr 0. 01 ； 氧化硅材料制成，單位PPM，
Al Cr K
Mn P
10 ； 0. 03 ； 0. 20 0. 03 ； 0. 08 ；
B 0. 06 ； Cu 0. 03 ； Li 0. 50 Na 0. 5 ； Ti 1.2;
Ca Fe Mg Ni
0. 1 0. 20 ； 0. 03 ； 0. 03 ；
Zr 1.0
外壁層的二氧化硅材料中還含有100PPM的白矽石。
實施例2。一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，所述的石英玻璃管的管壁由外壁層和內壁層構成，所述的內壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，Al7. 0 ；
Cr0.003
K0. 04 ；
Mn0. 02 ；
P0.05
B0. 04 ；
Cu0.002
Li0. 02 ；
Na0. 03 ；
Ti 1. 2 ；
所述的外壁層由含有以下?lián)诫s原素的: Al 16. 2 ；B 0.08 ；
Cr 0.05 ；Cu 0.05 ；
K 0.60 ；Li 0.90 ；
Mn 0. 05 ；Na 0. 9 ；
P 0. 10 ；Ti 1.3;
Ca 0. 5 ；
Fe 0. 03 ； Mg 0. 02 ； Ni 0. 02 ； Zr 0. 10 ； 氧化硅材料制成，單位PPM， Ca0. 5 ；
Fe 0. 23 ；
Mg0.05
Ni 0. 05 ； Zr 1. 3 ；
外壁層的二氧化硅材料中還含有200PPM的白矽石。
實施例3。一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，所述的石英玻璃管的管壁由外壁層和內壁層構成，所述的內壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，
Al
K
Mn P
Al Cr K
Mn P
6. 5 Cr 0. 02
B
0. 02 ； 0. 002 ；Cu
Li 0. 01 ；
0. 01 0. 02
14 ； 0. 04 ； 0. 404 0. 04 ； 0. 09 ；
Na 0. 02 ； Ti 0.8
B 0. 07 ； Cu 0. 04 ； Li 0. 70 Na 0. 7 ；
Ti 1.25;
Ca 0. 001 ；
Mg
Ni
0. 2 ；
Fe 0.002 ；
0. 01 ； 0. 01 ； Zr 0. 05 ；
所述的外壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，
Ca0. 3 ；
Fe 0. 22 ；
Mg 0. 04 ； Ni 0. 04 ；
Zr 1. 15 ；
外壁層的二氧化硅材料中還含有150PPM的白矽石。
實施例4。實施例1或2或3所述的一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管的制備方法，制備時，在石英連熔爐鎢坩堝內放置一經高溫鍍鎢錸處理的鉬坩堝，通過連熔爐的外層料加料器和內層料加料器分別將外壁層二氧化硅材料、內壁層二氧化硅材料加至鎢坩堝、鉬坩堝中，拉制成型制得外壁層二氧化硅材料在外、內壁層二氧化硅材料在內的雙料壁石英玻璃管。
權利要求
1. 一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，其特征在于所述的石英玻璃管的管壁由外壁層和內壁層構成，所述的內壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位 PPM,Al 6. 0-7. 0 ；B0. 01-0. 04 ；Cr 0.001-0. 003 ； Cu 0.0005-0. 002 ； K 0. 01-0. 04 ； Li 0. 005-0. 02 ； Mn 0. 005-0. 02 ； Na 0. 01-0. 03 ； 0. 01-0. 05 Ti 0. 5-1. 2 ；PCa 0. 1-0. 5 ；Fe0. 001-0. 03 ； Mg 0. 005-0. 02 Ni 0. 005-0.02Zr0. 01-0. 10 ；所述的外壁層由含有以下?lián)诫s原素的二氧化硅材料制成，單位PPM，Al10-16. 2 ；B0. 06-0. 08 ；Ca0. 1--0. 5Cr0.03-0. 05 ；Cu0. 03-0. 05 ；Fe0.20-0.23 ；K0.20-0. 60 ；Li0. 50-0. 90 ；Mg 0.03--0. 05 Mn0.03-0. 05 ；Na0. 5-0. 9 ；Ni0.03-0.05 ；P0 08-0. 10 ；Ti1. 2-1. 3 ；Zr 1.0--1. 3 ；外壁層的二氧化硅材料中還含有100-200PPM的白矽石。
2. 一種如權利要求1所述的砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管的制備方法，其特征在于制備時，在石英連熔爐鎢坩堝內放置一經高溫鍍鎢錸處理的鉬坩堝，通過連熔爐的外層料加料器和內層料加料器分別將外壁層二氧化硅材料、內壁層二氧化硅材料加至鎢坩堝、鉬坩堝中，拉制成型制得外壁層二氧化硅材料在外、內壁層二氧化硅材料在內的雙料壁石英玻璃管。
全文摘要
本發(fā)明是一種砷化鎵晶體生長用雙料壁石英玻璃管，其特征在于所述的石英玻璃管的管壁由區(qū)別摻雜原素的二氧化硅材料制成的外壁層和內壁層構成。本發(fā)明還公開了上述雙料壁石英玻璃管的制備方法。本發(fā)明雙料壁石英玻璃管原料組合更為合理，它可以大幅度的改善石英坩堝的使用壽命及長晶良率，增加石英坩堝的強度，減少其高溫軟化現象。本發(fā)明石英玻璃管可以用作制造太陽能單晶和多晶生長用坩堝的原料。
文檔編號C30B29/42GK102199000SQ20111007822
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者呂德潤, 張堯, 濮曉明, 濮陽坤, 王守雨, 陶明頓, 陶靜 申請人:連云港福東正佑照明電器有限公司