本实用新型属于晶体生长领域，涉及一种制备SiC单晶的坩埚结构，具体涉及一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构。
背景技术：
作为第三代宽带隙半导体材料的一员，相对于常见Si和GaAs等半导体材料，碳化硅材料具有禁带宽度大、载流子饱和迁移速度高，热导率高、临界击穿场强高等诸多优异的性质。基于这些优良的特性，碳化硅材料是制备高温电子器件、高频、大功率器件更为理想的材料。特别是在极端条件和恶劣条件下应用时，SiC器件的特性远远超过了Si器件和GaAs器件。同时SiC另一种宽禁带半导体材料GaN 最好的衬底材料，使用SiC衬底制备的GaN基白光LED发光效率远高于传统的Si及蓝宝石衬底。
目前，现有技术中，关于碳化硅单晶制备存在下述的申请，公开号为CN 102308031 A的发明公开了碳化硅单晶制造用坩埚、以及碳化硅单晶的制造装置和制造方法，其应用于晶体生长领域，并且其结构为坩埚结构，具体的机构中，公开了坩埚、安装有籽晶的坩埚盖、螺纹部以及绝热件，所述坩埚容器内的碳化硅原料升华，对籽晶上供给碳化硅的升华气体，在该籽晶上使碳化硅单晶生长，并设有通过这些螺纹部的相对旋转而能够调节流量的升华气体排出槽，使结晶性良好的碳化硅单晶块以较高的合格率稳定的成长。但其单晶的生长速率和籽晶处的温度场受到粉料与籽晶间距的影响，通常间距越大单晶生长速率越慢，随着生长的进行，粉料与籽晶间距不断减小，籽晶处的温度场及生长速率不断变化，导致了生长稳定性下降，单晶中易出现多型增殖等缺陷，单晶的最大厚度受到粉料和籽晶初始距离的限制，初始位置受生长速率的要求无法无限制增大，因此无法实现厚单晶的制备，限制了单晶制备效率。
因此，碳化硅晶体生长领域，如何设计一种效率高、成本低、提高碳化硅单晶生长稳定性和实现厚单晶制备成为本领域亟需解决的问题。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构，通过设置旋转轴和螺纹结构，实现在生长过程中通过坩埚上盖的旋转实现原料与籽晶距离的调整，提高了SiC单晶生长的稳定性，同时规避了传统坩埚结构无法实现厚单晶制备的缺陷，大幅提高SiC单晶制备效率。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构，其特征在于，包括：石墨坩埚（1）、石墨上盖（2）、旋转轴（3）、螺纹（4）、测温孔（5）、石墨保温层（6）、籽晶（7）以及粉料（8），其中，所述的石墨坩埚（1）的上部与石墨上盖（2）通过所述石墨坩埚（1）内壁上设置的所述螺纹（4）进行连接；
所述石墨坩埚（1）的底面和侧面被石墨保温层（6）覆盖，所述的石墨上盖（2）下表面固定有所述籽晶（7），所述粉料（8）位于石墨坩埚1底部；
所述旋转轴（3）位于所述石墨上盖（2）的上部，所述旋转轴（3）为中空结构，中空的腔体形成所述的测温孔（5），所述旋转轴(3)与所述石墨上盖(2)的上表面固定连接，用于通过旋转轴(3)带动石墨上盖(2)与石墨坩埚(1)发生相对转动，从而使坩埚上盖(2)相对石墨坩埚(1)向上移动，保持籽晶(7)的下表面与粉料(8)的间距保持不变。
进一步的，所述石墨坩埚（1）的上部设有石墨保温层（6），所述旋转轴（3）穿过所述石墨保温层（6）并向上延伸。
进一步的，所述的旋转轴（3），其为石墨材料制作，中空孔为10-100mm。
进一步的，所述的石墨上盖（2）下表面采用机械固定或粘接的方式固定有所述籽晶（7）。
进一步的，所述的测温孔（5），其为旋转轴的中空孔，用于测量单晶生长时上盖温度。
进一步的，所述的螺纹（4）的螺距为0.2-10mm。
进一步的，所述的石墨坩埚（1）和坩埚上盖（2）的内径为所述籽晶直径的1.1-5倍，且均为石墨材料或带有保护性涂层的石墨材料。
进一步的，所述的石墨坩埚（1）的坩埚壁厚度为5-40mm。
本实用新型的有益效果在于：
能够实现在生长过程中通过坩埚上盖的旋转实现原料与籽晶距离的调整，提高了SiC单晶生长的稳定性，同时规避了传统坩埚结构无法实现厚单晶制备的缺陷，大幅提高SiC单晶制备效率。
附图说明
图1为本实用新型提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构图。
其中，1、石墨坩埚 2、石墨上盖 3、旋转轴 4、螺纹 5、测温孔 6、石墨保温层 7、籽晶 8、粉料。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构，图1为本实用新型提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构图，如图1所示,包括：石墨坩埚1、石墨上盖2、旋转轴3、螺纹4、测温孔5、石墨保温层6、籽晶7以及粉料8，其中，所述的石墨坩埚1的上部与石墨上盖2通过所述石墨坩埚1内壁上设置的所述螺纹4进行连接；
所述石墨坩埚1的底面和侧面被石墨保温层6覆盖，所述的石墨上盖2下表面固定有所述籽晶7，所述粉料8位于石墨坩埚1底部；
所述旋转轴3位于所述石墨上盖2的上部，所述旋转轴3为中空结构，中空的腔体形成所述的测温孔5，所述旋转轴3与所述石墨上盖2的上表面固定连接，用于通过旋转轴3带动石墨上盖2与石墨坩埚1发生相对转动，从而使坩埚上盖2相对石墨坩埚1向上移动，保持籽晶7的下表面与粉料8的间距保持不变。
由此，本实用新型的坩埚结构，实现了在生长过程中保持原料与籽晶距离的稳定，提高了SiC单晶生长的稳定性，同时规避了传统坩埚结构无法实现厚单晶制备的缺陷，大幅提高SiC单晶制备效率。
根据本实用新型的具体实施例，所述石墨坩埚1的上部设有石墨保温层6，所述旋转轴3穿过所述石墨保温层6并向上延伸，本实用新型中的石墨保温6，其材料不受特别限制，只要能够用于维持坩埚内的温度即可。
根据本实用新型的具体实施例，所述旋转轴3的材质和尺寸不受特别限制，本实用新型优选的一些实施例中，其材料为石墨，形成的中空孔为10-100mm。
根据本实用新型的具体实施例，所述的石墨上盖与籽晶的固定方式不受特别限制，只要牢固即可，本实用新型优选的一些实施例中，采用的方式为机械固定或粘接。
根据本实用新型的具体实施例，所述测温孔5，其纵向长度不受特别限制，只要能测量单晶生长时上盖的温度即可。
根据本实用新型的具体实施例，所述的螺纹4，其纵向长度不受特别限制，本实用新型的优选的一些实施例中，螺纹螺距为0.2-10mm。
根据本实用新型的具体实施例，所述的石墨坩埚2与坩埚上盖1，其材料为石墨材料或带有保护性涂层的石墨材料，其内径长度不受特别限制，本实用新型的优选的一些实施例中，其内径为籽晶直径的1.1-5倍。
根据本实用新型的具体实施例，所述的石墨坩埚1，其坩埚壁厚度在5-40mm之间。
本实用新型所述的坩埚结构在实际的SiC单晶生长过程中的使用方法如下：
将粉料置于坩埚底部，将籽晶固定于坩埚上盖上，并根据所需籽晶-粉料距离将坩埚上盖旋入石墨坩埚中，将旋转轴与单晶炉的顶部旋转机构连接，当生长开始后，根据单晶生长速度，通过旋转轴带动石墨上盖与石墨坩埚发生相对转动，进而使坩埚上盖以一定的速度相对石墨坩埚向上移动，保持籽晶与粉料间距。
综上所述本实用新型的一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构简单，实现了在SiC单晶生长过程中保持原料与籽晶距离的稳定，提高了SiC单晶生长的稳定性，同时规避了传统坩埚结构无法实现厚单晶制备的缺陷，大幅提高SiC单晶制备效率。
以上对本实用新型所提供的一种提高SiC单晶生长稳定性及制备效率的坩埚结构进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。