本发明涉及晶体生长加工技术领域，具体为一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的装置及其方法。
背景技术：
感应加热提拉法是一种广泛用来生长大尺寸激光晶体、衬底晶体、闪烁晶体、压电单晶的方法。其一般采用铜线圈通以交变电流，交变电流激发的时谐电磁场在金属坩埚上产生涡流，涡流产生的热量作为原料的加热源，通过在坩埚周围采用氧化锆、氧化铝保温材料，构造具有一定温度梯度的温场，从而获得晶体生长所需的温场。在一些情况下，由这些保温所构造出来的温场不一定能完全满足优质晶体生长的需要，可能存在温度梯度过大导致晶体生长开裂、晶体存在孪晶等问题。例如，大尺寸提拉法蓝宝石晶体生长过程中，如果温度梯度不足够小，虽然不容易产生开裂，但此时常常容易产生孪晶结构，导致晶体无法作为led衬底使用。此时，就需要设法降低晶体生长的温度梯度，以消除孪晶。由于蓝宝石消除孪晶所需的温度梯度很低，此时，采用氧化锆、氧化铝作为保温材料来降低温度梯度消除孪晶就非常困难。
另外，一些大尺寸晶体生长时候需要特别小的温度梯度才能避免晶体生长时候开裂，此时也需要采取措施来减小晶体生长时温场的纵向和横向梯度。
发明专利公开号为cn104514032a提供的一种热场协调控制的提拉法晶体生长炉，包括绝热外壳及设置在绝热外壳内的生长室，生长室设置有坩埚，绝热外壳的外部设置有用于对坩埚进行加热的主电磁感应线圈，主电磁感应线圈的下方设置有副电磁感应线圈，主电磁感应线圈和副电磁感应线圈之间存在间距，有多根底部进气管和多根中部进气管平行伸入绝热外壳内，绝热外壳的顶部设置有气流出口，气流出口作为籽晶杆移动通道，绝热外壳内设置有用于削弱辐射传热的可伸缩遮热板和用于调整生长室局部温度的顶部辅助电阻加热器，所述可伸缩遮热板能调整伸入生长室的长度。此发明通过顶部辅助电阻加热器提高晶体顶端温度进而降低晶体内部温度梯度，此发明在调节温度梯度时需要附加一电阻加热器，由于电阻加热器需要电源进行供电才能发热，此种方法需要消耗更多的电量，无法利用感应加热线圈产生交变磁场来产生改变温度梯度的热量。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的装置，包括炉膛、氧化锆底座、氧化锆保温桶、盖板、金属环、坩埚和感应加热线圈，其中：
所述氧化锆底座安装在炉膛内，所述氧化锆保温桶安装在氧化锆底座上，氧化锆保温桶内设有固定槽，所述金属环安装在固定槽内，所述坩埚安装在氧化锆底座上并与氧化锆保温桶接触。
优选的，所述坩埚位于金属环正下方。
优选的，两块所述盖板安装在氧化锆保温桶上，两块盖板之间设有间隙。
优选的，所述感应加热线圈安装在氧化锆保温桶外侧。
一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的方法，包括以下步骤：
s1，将坩埚内放入待生长的晶体原料，接着将感应加热线圈与交变电源电性连接，通电后感应加热线圈产生交变磁场。
s2，感应加热线圈产生交变磁场作用在坩埚上产生涡流，此时坩埚加热并对其内部的晶体原料加热使得晶体原料处于融化状态。
s3，通过穿过金属环的提拉杆对开始结晶的晶体进行提拉，其中提拉杆做旋转以及上升运动，此时晶体被提升。
s4，提升的过程中金属环在交变磁场的作用下产生热量，根据晶体提拉过程中所需温度梯度来确定槽的高度，此时金属环的高度随之调节，由于金属环与交变磁场的距离能够调节金属环的温度，所以达到调节坩埚上方温度梯度的效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明给出了一种在感应加热坩埚上方增加一良导体金属环，该金属环在交变电磁场中将会成为一加热源，从而调节晶体生长的温场，减小温度梯度，有利于更好地克服大尺寸晶体生长的开裂、孪晶等问题，由于金属环产生的热量是由感应加热线圈产生的交变磁场产生的，所以无需外界输入能量即可进行调节。
附图说明
图1为本发明整体结构剖视图；
图2为本发明金属环俯视图。
图中：1炉膛、2氧化锆底座、3氧化锆保温桶、4盖板、5金属环、6坩埚、7感应加热线圈、31固定槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：
一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的装置，包括炉膛1、氧化锆底座2、氧化锆保温桶3、盖板4、金属环5、坩埚6和感应加热线圈7，其中：
氧化锆底座2安装在炉膛1内，氧化锆保温桶3安装在氧化锆底座2上，氧化锆保温桶3内设有固定槽31，两块盖板4安装在氧化锆保温桶3上，两块盖板4之间设有间隙，金属环5安装在固定槽31内，坩埚6安装在氧化锆底座2上并与氧化锆保温桶3接触，坩埚6位于金属环5正下方，感应加热线圈7安装在氧化锆保温桶3外侧，其中用于提拉晶体的提拉杆穿过两个盖板4和金属环5并延伸至坩埚6上，驱动提拉杆运动的驱动装置与提拉杆动力连接。
一种调节感应加热提拉法晶体生长温场梯度的方法，包括以下步骤：
s1，将坩埚6内放入待生长的晶体原料，接着将感应加热线圈7与交变电源电性连接，通电后感应加热线圈7产生交变磁场。
s2，感应加热线圈7产生交变磁场作用在坩埚6上产生涡流，此时坩埚6加热并对其内部的晶体原料加热使得晶体处于融化状态。
s3，通过穿过金属环5的提拉杆对开始结晶的晶体进行提拉，其中提拉杆做旋转以及上升运动，此时晶体被提升。
s4，提升的过程中金属环5在交变磁场的作用下产生热量，根据晶体提拉过程中所需温度梯度来确定槽31的高度，进而金属环5的高度随之调节，由于金属环5与交变磁场的距离能够调节金属环5的温度，所以达到调节坩埚6上方温度梯度的效果，进而根据不同晶体生长所需的温度梯度来确定槽31即可实现不同晶体的生长。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。