一种水冷籽晶杆的制作方法

本实用新型属于激光晶体生长设备领域，具体地，涉及一种水冷籽晶杆。

背景技术：

温梯法、下降法生长晶体设备现使用的水冷籽晶杆均为金属件，其内部水冷结构为冷却水从籽晶杆中间的不锈钢空心管引流至籽晶杆上端。但是，这种装置存在较大的缺陷：其水冷结构由于金属自身的传热比较好，冷却水到达籽晶杆上端的时候，水温已经被加热，在加上籽晶杆上端面面积受限，因此现有的水冷结构只能保证籽晶杆不融化，无法有效的带走籽晶下端的热量。这非常不利于长晶初期结晶潜热的释放，特别是生长低热导率的晶体，在放肩阶段就特别容易出现多晶生长。随着晶体生长高度的增加，结晶潜热的释放变的更加困难，生长界面往往会出现反转由“凸”界面变成“凹”界面并伴随较大的温度波动，严重影响晶体的结晶质量。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够增大籽晶下端散热的水冷籽晶杆。

为了解决上述技术问题，本实用新型的水冷籽晶杆，包括：下封块、上支撑块、连接于所述下封块与上支撑块之间的中空的支撑环、以及位于所述支撑环内的实心柱；所述下封块、支撑环、实心柱与上支撑块之间的空腔形成为流通有冷却水的冷却内腔。

根据本实用新型的水冷籽晶杆，可适用于下降法、温梯法生长单晶时支撑坩埚，且可通过实心柱本身的上下端面的温度差及其加大与冷却水的接触，以解决晶体生长过程中，籽晶下表面散热慢的问题。具体如下：

1、籽晶杆采用实心柱连接籽晶底和外界，使得籽晶底部和外界之间产生很大的梯度，从而解决籽晶散热慢的问题；

2、籽晶杆采用实心柱，使得坩埚与籽晶杆不只是一个支撑面接触还包括其实心柱，此时通过水冷，可以更好的带走坩埚底部的热量，从而进一步解决籽晶散热慢的问题。

本实用新型中，还可包括与所述冷却内腔相连的进水管与出水管。由此，可使冷却水能从进水管进，出水管出达到冷却效果。

本实用新型中，还可包括连接于所述实心柱的表面且将所述冷却内腔分隔开的隔板，所述冷却内腔的分隔后的两部分分别与所述进水管与出水管连通，且该两部分之间还存在供冷却水流通的通路。由此，可将籽晶杆内部分为左右腔体，分别供冷却水进出，且还可在籽晶杆内上留出通道，对冷却水起到导流的作用。

本实用新型中，还可包括设于所述支撑环的外壁的支撑台面。由此，可便于籽晶杆固定及调节籽晶杆相对于设备（例如高温真空炉）的水平度。

本实用新型中，所述上支撑块的上表面与所述实心柱的上表面齐平，所述下封块的下表面与所述实心柱的下表面齐平。由此，上表面齐平便于坩埚底部与籽晶杆完全贴合，下表面齐平便于焊接。

本实用新型中，所述支撑环的上表面与所述上支撑块的下表面重合，所述支撑环的下表面与所述下封块的上表面重合。由此，可保证籽晶杆各面之间的水平度及垂直度。

本实用新型中，所述支撑台面与所述上支撑块平行，所述支撑台面与所述支撑环垂直。

本实用新型中，所述实心柱为实心金属件。金属热导较高，可便于籽晶杆上端热量的散失。

本实用新型中，所述进水管和出水管连接于所述支撑环的中下部。因为籽晶杆大部分处于设备内部，因此进出水的位置优选为中下部。

本实用新型中，所述水冷籽晶杆中的各部件均采用焊接方式连接。通过焊接可有效地保证其气密性，不存在间隙，从而保证籽晶杆不存在漏水情况。

附图说明

图1 是本实用新型一实施形态的水冷籽晶杆的结构示意图；

图2 是图1所示的水冷籽晶杆的A-A剖视图；

图3 是图1所示的水冷籽晶杆的B-B剖视图；

附图标记：

1、下封块；

2、支撑环；

3、实心柱；

4、进水管；

5、出水管；

6、上支撑块；

7、隔板；

8、支撑台面。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式进一步阐述本实用新型，应理解，下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。

针对现有技术中籽晶杆所存在的种种缺陷，本实用新型提供了一种水冷籽晶杆，包括：下封块、上支撑块、连接于所述下封块与上支撑块之间的中空的支撑环、以及位于所述支撑环内的实心柱；所述下封块、支撑环、实心柱与上支撑块之间的空腔形成为流通有冷却水的冷却内腔。本实用新型的水冷籽晶杆，可适用于下降法、温梯法生长单晶时支撑坩埚，且可通过实心柱本身的上下端面的温度差及其加大与冷却水的接触，以解决晶体生长过程中，籽晶下表面散热慢的问题。

具体地，图1 至图3示出了本实用新型一实施形态的水冷籽晶杆。如图1至图3所示，本实施形态的水冷籽晶杆包括：下封块1、上支撑块6、连接于下封块1与上支撑块6之间的中空的支撑环2、以及位于所述支撑环2内的实心柱3。下封块1、支撑环2、实心柱3与上支撑块6之间的空腔形成为流通有冷却水的冷却内腔。

本实施形态中，优选地，上支撑块6的上表面与实心柱3的上表面齐平，下封块1的下表面与实心柱3的下表面齐平。此外，支撑环2的上表面与上支撑块6的下表面重合，支撑环2的下表面与下封块1的上表面重合。另外，上述实心柱3可以为实心金属件。

进一步地，如图1和图2所示，本实施形态的水冷籽晶杆还包括与前述冷却内腔相连的进水管4与出水管5。冷却水从进水管4进，从出水管5出。具体地，本实施形态中，进水管4与出水管5可连接于支撑环2的中下部。

此外，如图3所示，本实施形态的水冷籽晶杆还包括连接于实心柱3的表面且将冷却内腔分隔开的隔板7。如图3所示，本实施形态中，可通过隔板7将支撑环2与实心柱3之间的冷却内腔分隔成两部分。前述进水管4与出水管5可分别与冷却内腔的分隔后的两部分连通，且通过隔板分隔后的冷却内腔的两部分之间还存在供冷却水流通的通路，例如，可位于冷却内腔的上部。根据该结构，可对冷却水起到导流的作用。

另外，如图1和图2所示，本实施形态的水冷籽晶杆还包括设于支撑环2的外壁的支撑台面8。具体地，该支撑台面8与上支撑块6平行，且支撑台面8与支撑环2垂直。

进一步而言，本实施形态的水冷籽晶杆中的所有部件均采用焊接固定。例如，在本实施形态中，下封块1与实心柱3装配焊接，上支撑块6与实心柱3装配焊接，隔板7焊接于实心柱3的表面，支撑环2与下封板1、上支撑块6装配焊接，进水管4、出水管5与支撑环2装配焊接，支撑环2与支撑台面8装配焊接，等等。更具体地，上支撑块6的上表面与实心柱3的上表面以齐平的形式重合焊接，下封块1的下表面和实心柱3的下表面以齐平的形式重合焊接。支撑环2的上表面与上支撑块6的下表面重合焊接，支撑环2的下表面与下封块1的上表面重合焊接。

另外，本实施形态中，下封块1、进水管4、出水管5、隔板7、支撑台面8的制作材料可为不锈钢。上支撑块6的制作材料可为不锈钢、钨材料、钼材料或者钨钼合金。支撑环2、实心柱3的制作材料可为不锈钢、钨材料、钼材料、或钨钼合金，或者，实心柱3可以形成为上端为钨钼等耐高温材料，下端为不锈钢的特制材料。本实用新型中的材质需耐2000℃-2500℃的高温。

工作时，实心柱3上端面位于设备（例如，高温真空炉）高温区，实心柱3下端面位于和外界直接接触。冷却水从进水管4进入，从出水管5流出，来冷却实心柱3，以此循环。

在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书。