磷化铟单晶炉热偶升降装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种磷化铟单晶炉热偶升降装置，涉及单晶炉【技术领域】。所述升降装置包括：固定台、位置指针、标尺、热偶管、密封组件、丝杠、升降架、传动组件、动力源和热偶丝。所述升降装置用于液封直拉法磷化铟单晶生长工艺，可监控和测量磷化铟单晶生长时炉腔和熔体内不同位置的温度，进行在线精确测量，得到炉腔和熔体的实际温度，从而改善加热器和保温系统的结构、调节加热器功率，建立良好的热场，使熔体内温度梯度更加合理，生长出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量磷化铟晶体，并能利用测量温度与相关仿真模拟软件的模拟温度进行对比。
【专利说明】磷化铟单晶炉热偶升降装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及单晶炉【技术领域】，尤其涉及一种磷化铟单晶炉热偶升降装置。
【背景技术】
[0002]磷化铟材料具有优良的性能，应用前景广泛。但是制备出高质量的磷化铟单晶难度较大。目前，国际上普遍应用的磷化铟单晶生长工艺主要有垂直梯度凝固法(VGF)、垂直布里奇曼法(VB)、蒸汽压控制直拉法(VCz)和液封直拉法(LEC)。无论哪种磷化铟单晶生长工艺，热场都是生长单晶质量的关键因素。热场调节结果直接影响磷化铟晶体生长时的温度梯度，从而改变材料中的热应力，影响位错密度的大小和分布，晶体生长时的固液界面形状也会随之改变，最后加工出的晶片电学参数、光学参数的均匀性也会受到影响。
[0003]磷化铟单晶生长温度为1062°C，单晶炉内气压达到4MPa左右，热场控制难度大。一般的调节方法是在加热器周围设置I个或者多个固定热偶，通过反馈的温度，依靠操作人员的经验，来调节加热器功率，进行单晶生长。这种测量的温度结果并不是磷化铟单晶生长中的实际温度，一般都会低于熔体内温度。同时，熔体内不同位置的温度也是不同的，不同直径的单晶生长工艺适用的温度梯度也是不同的。现有的I个或多个固定与加热器外部的热偶是无法测量的。加热器功率调节只能依靠不太准确的温度值和人员经验。这个问题极大影响了磷化铟单晶时的热场，从而使热应力、位错密度、缺陷、固液界面形状等都会受到影响，生长出的单晶质量不高。另外，不能准确了解炉腔和熔体内各个位置的温度，也无法对晶体仿真模拟结果进行对比分析，进而影响调整加热器结构和保温系统结构。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种磷化铟单晶炉热偶升降装置，所述升降装置能够实现液封直拉法磷化铟单晶炉内在线测量炉腔和熔体内不同位置的实际温度，进行在线精确测量，得到炉腔和熔体的实际温度，从而改善加热器和保温系统的结构、调节加热器功率，建立良好的热场。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种磷化铟单晶炉热偶升降装置，其特征在于:所述升降装置包括固定台、位置指针、标尺、热偶管、密封组件、丝杠、升降架、传动组件、动力源和热偶丝，所述固定台为中空部件，固定在单晶炉顶盖上，丝杠位于固定台内，丝杠的一端与单晶炉顶盖轴连接，所述传动组件固定在所述丝杠上，所述动力源位于固定台的外侧，动力源的动力输出端与传动组件相啮合，所述升降架通过丝母与丝杠配合，热偶管的一端与升降架固定连接，热偶管的另一端延伸至单晶炉内，热偶管与所述单晶炉顶盖的交汇处设有密封组件，所述位置指针固定在所述升降架上，所述标尺固定在所述固定台上，所述标尺与所述位置指针相对设置，所述热偶丝位于所述热偶管内并延伸至单晶炉内。
[0006]进一步的技术方案在于:所述动力源为调节手柄或电动机。
[0007]进一步的技术方案在于:所述固定台固定于单晶炉顶盖上方，呈90°垂直，固定台上配有限位装置，且一侧为开放式设计，设有观察口。
[0008]进一步优选的技术方案在于:所述固定台、位置指针、标尺和升降架均为不锈钢材质，所述热偶管为刚玉材料制成。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述升降装置用于液封直拉法磷化铟单晶生长工艺，可监控和测量磷化铟单晶生长时炉腔和熔体内不同位置的温度，进行在线精确测量，得到炉腔和熔体的实际温度，从而改善加热器和保温系统的结构、调节加热器功率，建立良好的热场，使熔体内温度梯度更加合理，生长出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量磷化铟晶体，并能利用测量温度与相关仿真模拟软件的模拟温度进行对比。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0011]图1是本实用新型的结构示意图；
[0012]其中:1、固定台2、位置指针3、标尺4、热偶管5、密封组件6、丝杠7、升降架8、传动组件9、动力源10、单晶炉顶盖11、热偶丝。
【具体实施方式】
[0013]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0014]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0015]如图1所示，本实用新型具体涉及一种磷化铟单晶炉热偶升降装置，具体包括:固定台1、位置指针2、标尺3、热偶管4、密封组件5、丝杠6、升降架7、传动组件8、动力源9和热偶丝11。所述固定台I固定于单晶炉顶盖10上方，热偶管4固定于升降架7上，丝杠6的一端与单晶炉顶盖10轴连接，所述升降架7通过丝母与丝杠6配合，通过调节动力源9，带动传动组件8，使丝杠6旋转，从而实现升降架7上升或者下降，最终使热偶管4在单晶炉内移动。升降架7上有位置指针2，位置指针2指向标尺3，可观测热偶管4移动后位置。热偶管3与单晶炉顶盖10之间有密封组5件，防止高压气体泄漏。热偶丝11在热偶管4内，将温度参数传出。
[0016]在上述结构的基础上，进一步的固定台I固定于单晶炉顶盖10上方，呈90°垂直，内部中空，顶部有圆孔，用于热偶管4升起后可移出固定台I。固定台I实际倾斜角度可根据磷化铟单晶炉尺寸和熔体位置调节。固定台I上配有限位装置，防止误操作带来的危害。固定台一侧可为开放式设计，利于维护和观测密封组件处是否有漏气现象。
[0017]所述热偶管4内部装有热偶丝11，热偶管4保护热偶丝11在炉腔和高温熔体能正常反馈参数。热偶丝测量的是热偶管内壁温度，基本能与炉腔和熔体实际温度一致，测量值非常准确。热偶管4为细长中空的圆柱体，热偶丝11在热偶管的中部，长度可根据实际单晶炉尺寸和熔体位置调节设计。热偶管4固定于升降架7上，随着升降架7的位移而升降，达到测量磷化铟熔体不同位置的实际温度。热偶管4优选为刚玉材料制成，具有耐高温，强度高的优点，适用于磷化铟单晶时的高温高压环境。磷化铟晶体生长时的温度为1062°C，压力为4MPa左右，高强度的热偶管4可以保护热偶丝11。同时，避免热偶管4在高温高压下碎裂，炉内高温气体大量泄漏，造成安全事故。
[0018]所述动力源9可以为调节手柄或电动机，节手柄或电动机的动力输出端连接传动组件，节手柄或电动机可正、反两个方向旋转。通过手摇或电动，带动丝杠6正反方向旋转，从而使升降架7沿着丝杠6上下移动，最终带动热偶管升降。丝杠6与热偶管4平行放置，升降架7最大移动距离由丝杠长度限制，可根据实际炉体尺寸要求调节。
[0019]所述升降架7装有位置指针2，指向一侧的标尺3，随着热偶管4的升降，位置指针2指向标尺3的读数发生改变，显示热偶管4在炉腔和熔体中的位置，从而测量不同位置的温度，标尺3长度范围可根据实际要求调节。
[0020]所述密封组件5位于热偶管4和单晶炉顶盖10之间，起到密封作用。晶体生长时压力一般为4MPa左右，热偶管4在升降过程中极易在与炉盖结合处漏气，采用密封组件5密封，可有效防止磷化铟单晶合成与生长时高压气体泄漏。密封组件5还可用于热偶杆升降的定位装置。所述固定台1、位置指针2、标尺3、升降架7和单晶炉顶盖10等均为不锈钢材质，防止酸性物质腐蚀，延长使用寿命。
[0021]所述升降装置用于液封直拉法磷化铟单晶生长工艺，可监控和测量磷化铟单晶生长时炉腔和熔体内不同位置的温度，进行在线精确测量，得到炉腔和熔体的实际温度，从而改善加热器和保温系统的结构、调节加热器功率，建立良好的热场，使熔体内温度梯度更加合理，生长出残余应力小、位错密度低、电学参数均匀的高质量磷化铟晶体，并能利用测量温度与相关仿真模拟软件的模拟温度进行对比。
【权利要求】
1.一种磷化铟单晶炉热偶升降装置，其特征在于:所述升降装置包括固定台(1)、位置指针(2)、标尺(3)、热偶管(4)、密封组件(5)、丝杠(6)、升降架(7)、传动组件(8)、动力源(9)和热偶丝(11)，所述固定台(I)为中空部件，固定在单晶炉顶盖(10)上，丝杠(6)位于固定台(I)内，丝杠(6)的一端与单晶炉顶盖(10)轴连接，所述传动组件(8)固定在所述丝杠(6)上，所述动力源(9)位于固定台(I)的外侧，动力源(9)的动力输出端与传动组件(8)相啮合，所述升降架(7)通过丝母与丝杠(6)配合，热偶管(4)的一端与升降架(7)固定连接，热偶管(4)的另一端延伸至单晶炉内，热偶管(4)与所述单晶炉顶盖(10)的交汇处设有密封组件(5 )，所述位置指针(2 )固定在所述升降架(7 )上，所述标尺(3 )固定在所述固定台(I)上，所述标尺(3)与所述位置指针(2)相对设置，所述热偶丝(11)位于所述热偶管(4)内并延伸至单晶炉内。
2.根据权利要求1所述的磷化铟单晶炉热偶升降装置，其特征在于:所述动力源(9)为调节手柄或电动机。
3.根据权利要求1所述的磷化铟单晶炉热偶升降装置，其特征在于:所述固定台(I)固定于单晶炉顶盖(10)上方，呈90°垂直，固定台上配有限位装置，且一侧为开放式设计，设有观察口。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的磷化铟单晶炉热偶升降装置，其特征在于所述固定台(1)、位置指针(2)、标尺(3)和升降架(7)均为不锈钢材质，所述热偶管(4)为刚玉材料制成。
【文档编号】C30B15/14GK204237893SQ201420718402
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】梁仁和, 孙聂枫, 孙同年, 周世增, 王阳, 李晓岚 申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所