本实用新型涉及碳化硅单晶生长设备制造技术领域，具体为一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置。
背景技术：
碳化硅单晶材料属于第三代宽带隙半导体材料的代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点，将有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈，主要应用在半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及其他等领域。
目前碳化硅单晶生长以物理气相沉积法(PVT)为主要生长方式，其难度非常高，必须在2100℃以上温度与低压环境下将碳化硅粉末直接升华成气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶。
目前测量温度方式是使用红外线高温计，但是在生长单晶晶体过程中可能因为观测镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素而影响温度的测量，造成实际温度与测量温度有误差，导致温度控制异常而最终影响到晶体品质。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，包括腔体和设于腔体内的石墨坩埚、石墨盖、石墨软毡保温层、感应线圈，所述石墨盖位于石墨坩埚顶部封闭所述石墨坩埚，所述石墨盖内侧中心区域粘合有籽晶片，所述石墨软毡保温层包覆所述石墨坩埚的周围、顶部、底部，所述感应线圈围绕所述石墨软毡保温层设置，所述石墨坩埚固定放置在底部支柱上，所述石墨软毡保温层与感应线圈之间套设有一石英筒，所述腔体中心上方架设有红外线高温计，所述石墨盖顶部的石墨软毡保温层中心对应所述红外线高温计开设有测量孔，所述石墨软毡保温层顶部中心两侧对称开设有安装口，所述安装口分别装载有从腔体上方伸入的热电偶。
优选的，所述石墨坩埚和石墨盖的厚度为5-20mm。
优选的，所述石墨坩埚内放置有纯度5N-6N的碳化硅粉末。
优选的，所述安装口的直径为5-10mm，深度为所述石墨软毡保温层的一半厚度。
优选的，所述两只热电偶的距离为石墨坩埚直径的1/2-4/5，所述热电偶包覆有陶瓷保护外壳。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型以红外线高温计测量实际生长温度，为了避免生长单晶晶体过程中可能因为观测镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素影响温度测量的准确性，另外加装两只热电偶辅助监测温度，当发现红外线高温计测量温度变化与热电偶测量温度变化不一致时，藉由控制软件从计算红外线高温计温度的变化量切换成计算热电偶温度的变化量，再通过PID去计算出控制功率的增减幅度，以避免测量问题造成温度控制异常发生，进而影响晶体质量。
2、本实用新型精密控制生长装置的温度，实际温度能够控制在设定温度偏差小于±1℃之内，可以由两只热电偶测量的温度去观察到径向温度梯度的对称性情况，并可藉此结果调整优化生长装置，来生长更高质量的晶体。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中：1、腔体；2、石墨坩埚；3、石墨盖；4、石墨软毡保温层；5、感应线圈；6、籽晶片；7、底部支柱；8、石英筒；9、红外线高温计；10、测量孔；11、安装口；12、热电偶；13、碳化硅粉末。
具体实施方式
下面将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。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种生长碳化硅单晶的精密控制温度装置，包括腔体1和设于腔体内的石墨坩埚2、石墨盖3、石墨软毡保温层4、感应线圈5，所述石墨坩埚2内放置有纯度5N-6N的碳化硅粉末13，所述石墨坩埚2和石墨盖3的厚度为5-20mm，所述石墨盖3位于石墨坩埚2顶部封闭所述石墨坩埚2，所述石墨盖3内侧中心区域粘合有籽晶片6，所述石墨软毡保温层4包覆所述石墨坩埚2的周围、顶部、底部，所述感应线圈5围绕所述石墨软毡保温层4设置，所述石墨坩埚2固定放置在底部支柱7上，所述石墨软毡保温层4与感应线圈5之间套设有一石英筒8，将生长装置与感应线圈5隔开，避免石墨碳纤接触感应线圈5而发生短路，所述腔体1中心上方架设有红外线高温计9，所述石墨盖3顶部的石墨软毡保温层4中心对应所述红外线高温计9开设有测量孔10，所述石墨软毡保温层4顶部中心两侧对称开设有安装口11，所述安装口11分别装载有从腔体1上方伸入的热电偶12，所述安装口11的直径为5-10mm，深度为所述石墨软毡保温层4的一半厚度。，所述两只热电偶12的距离为石墨坩埚2直径的1/2-4/5，所述热电偶12包覆有陶瓷保护外壳。
工作原理：首先腔室1抽真空到压力5x10-2mbar以下，充入氩气控制压力在1-50mbar环境之下，水冷式感应线圈5通电，以电磁感应原理加热石墨坩埚2，当加热温度达到2100℃以上，碳化硅粉末13开始升华变成Si、Si2C、SiC2等气体，并沿着温度梯度从高温区传输到较低温度区域的籽晶处沉积结晶形成碳化硅单晶，经过5-10天的沉积结晶时间，完成碳化硅单晶生长。
在晶体生长过程中，实际温度量测由红外线高温计9，而两只热电偶12需调整位置成为一致，让量测温度相同，且量测温度控制在1500℃-1600℃之间，避免温度过高而损坏。在生长过程中温度控制应为缓慢改变，当发现红外线高温计9量测温度变化量与热电偶12量测的温度变化量趋势不一致时，表示红外线高温计9可能因镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素而受到干扰，此时藉由控制软件从计算红外线高温计9温度的变化量切换成计算热电偶12温度的变化量，再通过PID去计算出控制功率的增减幅度，等到红外线高温计9量测温度变化量与热电偶12量测的温度变化量恢复成趋势一致时，再切换回计算以红外线高温计9温度的变化量，避免因为短时间红外线高温计9的干扰造成温度控制的异常，而最终导致晶体质量发生异常。
本实用新型以红外线高温计测量实际生长温度，为了避免生长单晶晶体过程中可能因为观测镜片脏污、碳纤飞散、气体扰动等因素影响温度测量的准确性，另外加装两只热电偶辅助监测温度，当发现红外线高温计测量温度变化与热电偶测量温度变化不一致时，藉由控制软件从计算红外线高温计温度的变化量切换成计算热电偶温度的变化量，再通过PID去计算出控制功率的增减幅度，以避免测量问题造成温度控制异常发生，进而影响晶体质量。精密控制生长装置的温度，实际温度能够控制在设定温度偏差小于±1℃之内，可以由两只热电偶测量的温度去观察到径向温度梯度的对称性情况，并可藉此结果调整优化生长装置，来生长更高质量的晶体。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。