磷化銦單晶爐熱偶升降裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，涉及單晶爐【技術(shù)領(lǐng)域】。所述升降裝置包括：固定臺、位置指針、標尺、熱偶管、密封組件、絲杠、升降架、傳動組件、動力源和熱偶絲。所述升降裝置用于液封直拉法磷化銦單晶生長工藝，可監(jiān)控和測量磷化銦單晶生長時爐腔和熔體內(nèi)不同位置的溫度，進行在線精確測量，得到爐腔和熔體的實際溫度，從而改善加熱器和保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)加熱器功率，建立良好的熱場，使熔體內(nèi)溫度梯度更加合理，生長出殘余應(yīng)力小、位錯密度低、電學參數(shù)均勻的高質(zhì)量磷化銦晶體，并能利用測量溫度與相關(guān)仿真模擬軟件的模擬溫度進行對比。
【專利說明】磷化銦單晶爐熱偶升降裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及單晶爐【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]磷化銦材料具有優(yōu)良的性能，應(yīng)用前景廣泛。但是制備出高質(zhì)量的磷化銦單晶難度較大。目前，國際上普遍應(yīng)用的磷化銦單晶生長工藝主要有垂直梯度凝固法(VGF)、垂直布里奇曼法(VB)、蒸汽壓控制直拉法(VCz)和液封直拉法(LEC)。無論哪種磷化銦單晶生長工藝，熱場都是生長單晶質(zhì)量的關(guān)鍵因素。熱場調(diào)節(jié)結(jié)果直接影響磷化銦晶體生長時的溫度梯度，從而改變材料中的熱應(yīng)力，影響位錯密度的大小和分布，晶體生長時的固液界面形狀也會隨之改變，最后加工出的晶片電學參數(shù)、光學參數(shù)的均勻性也會受到影響。
[0003]磷化銦單晶生長溫度為1062°C，單晶爐內(nèi)氣壓達到4MPa左右，熱場控制難度大。一般的調(diào)節(jié)方法是在加熱器周圍設(shè)置I個或者多個固定熱偶，通過反饋的溫度，依靠操作人員的經(jīng)驗，來調(diào)節(jié)加熱器功率，進行單晶生長。這種測量的溫度結(jié)果并不是磷化銦單晶生長中的實際溫度，一般都會低于熔體內(nèi)溫度。同時，熔體內(nèi)不同位置的溫度也是不同的，不同直徑的單晶生長工藝適用的溫度梯度也是不同的。現(xiàn)有的I個或多個固定與加熱器外部的熱偶是無法測量的。加熱器功率調(diào)節(jié)只能依靠不太準確的溫度值和人員經(jīng)驗。這個問題極大影響了磷化銦單晶時的熱場，從而使熱應(yīng)力、位錯密度、缺陷、固液界面形狀等都會受到影響，生長出的單晶質(zhì)量不高。另外，不能準確了解爐腔和熔體內(nèi)各個位置的溫度，也無法對晶體仿真模擬結(jié)果進行對比分析，進而影響調(diào)整加熱器結(jié)構(gòu)和保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，所述升降裝置能夠?qū)崿F(xiàn)液封直拉法磷化銦單晶爐內(nèi)在線測量爐腔和熔體內(nèi)不同位置的實際溫度，進行在線精確測量，得到爐腔和熔體的實際溫度，從而改善加熱器和保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)加熱器功率，建立良好的熱場。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，其特征在于:所述升降裝置包括固定臺、位置指針、標尺、熱偶管、密封組件、絲杠、升降架、傳動組件、動力源和熱偶絲，所述固定臺為中空部件，固定在單晶爐頂蓋上，絲杠位于固定臺內(nèi)，絲杠的一端與單晶爐頂蓋軸連接，所述傳動組件固定在所述絲杠上，所述動力源位于固定臺的外側(cè)，動力源的動力輸出端與傳動組件相嚙合，所述升降架通過絲母與絲杠配合，熱偶管的一端與升降架固定連接，熱偶管的另一端延伸至單晶爐內(nèi)，熱偶管與所述單晶爐頂蓋的交匯處設(shè)有密封組件，所述位置指針固定在所述升降架上，所述標尺固定在所述固定臺上，所述標尺與所述位置指針相對設(shè)置，所述熱偶絲位于所述熱偶管內(nèi)并延伸至單晶爐內(nèi)。
[0006]進一步的技術(shù)方案在于:所述動力源為調(diào)節(jié)手柄或電動機。
[0007]進一步的技術(shù)方案在于:所述固定臺固定于單晶爐頂蓋上方，呈90°垂直，固定臺上配有限位裝置，且一側(cè)為開放式設(shè)計，設(shè)有觀察口。
[0008]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述固定臺、位置指針、標尺和升降架均為不銹鋼材質(zhì)，所述熱偶管為剛玉材料制成。
[0009]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述升降裝置用于液封直拉法磷化銦單晶生長工藝，可監(jiān)控和測量磷化銦單晶生長時爐腔和熔體內(nèi)不同位置的溫度，進行在線精確測量，得到爐腔和熔體的實際溫度，從而改善加熱器和保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)加熱器功率，建立良好的熱場，使熔體內(nèi)溫度梯度更加合理，生長出殘余應(yīng)力小、位錯密度低、電學參數(shù)均勻的高質(zhì)量磷化銦晶體，并能利用測量溫度與相關(guān)仿真模擬軟件的模擬溫度進行對比。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、固定臺2、位置指針3、標尺4、熱偶管5、密封組件6、絲杠7、升降架8、傳動組件9、動力源10、單晶爐頂蓋11、熱偶絲。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0013]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明具體涉及一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，具體包括:固定臺
1、位置指針2、標尺3、熱偶管4、密封組件5、絲杠6、升降架7、傳動組件8、動力源9和熱偶絲11。所述固定臺I固定于單晶爐頂蓋10上方，熱偶管4固定于升降架7上，絲杠6的一端與單晶爐頂蓋10軸連接，所述升降架7通過絲母與絲杠6配合，通過調(diào)節(jié)動力源9，帶動傳動組件8，使絲杠6旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)升降架7上升或者下降，最終使熱偶管4在單晶爐內(nèi)移動。升降架7上有位置指針2，位置指針2指向標尺3，可觀測熱偶管4移動后位置。熱偶管3與單晶爐頂蓋10之間有密封組5件，防止高壓氣體泄漏。熱偶絲11在熱偶管4內(nèi)，將溫度參數(shù)傳出。
[0015]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步的固定臺I固定于單晶爐頂蓋10上方，呈90°垂直，內(nèi)部中空，頂部有圓孔，用于熱偶管4升起后可移出固定臺I。固定臺I實際傾斜角度可根據(jù)磷化銦單晶爐尺寸和熔體位置調(diào)節(jié)。固定臺I上配有限位裝置，防止誤操作帶來的危害。固定臺一側(cè)可為開放式設(shè)計，利于維護和觀測密封組件處是否有漏氣現(xiàn)象。
[0016]所述熱偶管4內(nèi)部裝有熱偶絲11，熱偶管4保護熱偶絲11在爐腔和高溫熔體能正常反饋參數(shù)。熱偶絲測量的是熱偶管內(nèi)壁溫度，基本能與爐腔和熔體實際溫度一致，測量值非常準確。熱偶管4為細長中空的圓柱體，熱偶絲11在熱偶管的中部，長度可根據(jù)實際單晶爐尺寸和熔體位置調(diào)節(jié)設(shè)計。熱偶管4固定于升降架7上，隨著升降架7的位移而升降，達到測量磷化銦熔體不同位置的實際溫度。熱偶管4優(yōu)選為剛玉材料制成，具有耐高溫，強度高的優(yōu)點，適用于磷化銦單晶時的高溫高壓環(huán)境。磷化銦晶體生長時的溫度為1062°C，壓力為4MPa左右，高強度的熱偶管4可以保護熱偶絲11。同時，避免熱偶管4在高溫高壓下碎裂，爐內(nèi)高溫氣體大量泄漏，造成安全事故。
[0017]所述動力源9可以為調(diào)節(jié)手柄或電動機，節(jié)手柄或電動機的動力輸出端連接傳動組件，節(jié)手柄或電動機可正、反兩個方向旋轉(zhuǎn)。通過手搖或電動，帶動絲杠6正反方向旋轉(zhuǎn)，從而使升降架7沿著絲杠6上下移動，最終帶動熱偶管升降。絲杠6與熱偶管4平行放置，升降架7最大移動距離由絲杠長度限制，可根據(jù)實際爐體尺寸要求調(diào)節(jié)。
[0018]所述升降架7裝有位置指針2，指向一側(cè)的標尺3，隨著熱偶管4的升降，位置指針2指向標尺3的讀數(shù)發(fā)生改變，顯示熱偶管4在爐腔和熔體中的位置，從而測量不同位置的溫度，標尺3長度范圍可根據(jù)實際要求調(diào)節(jié)。
[0019]所述密封組件5位于熱偶管4和單晶爐頂蓋10之間，起到密封作用。晶體生長時壓力一般為4MPa左右，熱偶管4在升降過程中極易在與爐蓋結(jié)合處漏氣，采用密封組件5密封，可有效防止磷化銦單晶合成與生長時高壓氣體泄漏。密封組件5還可用于熱偶桿升降的定位裝置。所述固定臺1、位置指針2、標尺3、升降架7和單晶爐頂蓋10等均為不銹鋼材質(zhì)，防止酸性物質(zhì)腐蝕,延長使用壽命。
[0020]所述升降裝置用于液封直拉法磷化銦單晶生長工藝，可監(jiān)控和測量磷化銦單晶生長時爐腔和熔體內(nèi)不同位置的溫度，進行在線精確測量，得到爐腔和熔體的實際溫度，從而改善加熱器和保溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)加熱器功率，建立良好的熱場，使熔體內(nèi)溫度梯度更加合理，生長出殘余應(yīng)力小、位錯密度低、電學參數(shù)均勻的高質(zhì)量磷化銦晶體，并能利用測量溫度與相關(guān)仿真模擬軟件的模擬溫度進行對比。
【權(quán)利要求】
1.一種磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，其特征在于:所述升降裝置包括固定臺(I)、位置指針(2)、標尺(3)、熱偶管(4)、密封組件(5)、絲杠(6)、升降架(7)、傳動組件(8)、動力源(9)和熱偶絲(11)，所述固定臺(I)為中空部件，固定在單晶爐頂蓋(10)上，絲杠(6)位于固定臺(I)內(nèi)，絲杠(6)的一端與單晶爐頂蓋(10)軸連接，所述傳動組件(8)固定在所述絲杠(6)上，所述動力源(9)位于固定臺(I)的外側(cè)，動力源(9)的動力輸出端與傳動組件(8)相嚙合，所述升降架(7)通過絲母與絲杠(6)配合，熱偶管(4)的一端與升降架(7)固定連接，熱偶管(4)的另一端延伸至單晶爐內(nèi)，熱偶管(4)與所述單晶爐頂蓋(10)的交匯處設(shè)有密封組件(5)，所述位置指針(2)固定在所述升降架(7)上，所述標尺(3)固定在所述固定臺(I)上，所述標尺(3)與所述位置指針(2)相對設(shè)置，所述熱偶絲(11)位于所述熱偶管(4)內(nèi)并延伸至單晶爐內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，其特征在于:所述動力源(9)為調(diào)節(jié)手柄或電動機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，其特征在于:所述固定臺(I)固定于單晶爐頂蓋(10)上方，呈90°垂直，固定臺上配有限位裝置，且一側(cè)為開放式設(shè)計，設(shè)有觀察口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的磷化銦單晶爐熱偶升降裝置，其特征在于所述固定臺(I)、位置指針(2)、標尺(3)和升降架(7)均為不銹鋼材質(zhì)，所述熱偶管(4)為剛玉材料制成。
【文檔編號】C30B29/40GK104404622SQ201410689349
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】梁仁和, 孫聶楓, 孫同年, 周世增, 王陽, 李曉嵐 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所