水平区熔法提纯生长超高纯锗单晶的石英舟的制作方法

本实用新型涉及超高纯锗单晶的生长器皿。尤其是一种既能提高锗材料的区熔提纯效果，又能减少锗金属污染的环节和可能性，最大程度的保证锗金属材料的纯度，在特定的加热温度下，有效控制较窄熔区，以缩短杂质扩散路径的应用于水平区熔法提纯生长超高纯锗单晶的石英舟。

背景技术：

区熔，即区域熔炼法，是上世纪50年代初期发展起来的一项合成技术，此技术主要为半导体工业提供高纯度的晶体。之后，人们利用这一技术来提纯金属材料，并利用该装置生长高纯的金属单晶材料。区熔提纯高纯金属的设备，一般可分为加热器、移动装置、保护气体和容器四个部分。其中，容器要用耐高温，且在高温下不与锗起化学反应、纯度高、容易清洁处理的材料，一般用纯度较高的石英制成舟形容器。

区熔提纯法是利用分凝现象来分离杂质的。一般锗料要从舟头逐渐装到舟尾，舟头的锗块要多一些，但以熔化时不溢出为限。电阻率较高的锗块应装在舟头，下脚料及粉末状装在舟的尾部。经多次区熔提纯后，将含杂质浓度高的尾部和头部进行除去。在进行区熔过程中，位于铜线圈位置的金属被线圈电磁感应加热熔化，熔化液体的宽度即为熔区的宽度，熔区的形状一般为直角倒梯形。随着线圈的匀速移动，沿线圈前进方向一侧的锗金属不断被熔化，另一侧则不断冷却凝固，由于分离系数K小于1的杂质从固体向液体扩散，经过一定次数的区熔，实现将杂质从一端赶到另一端，达到提纯金属的目的。一般锗金属中含有较多的镍、镓、锰、砷、铁和硅。在区熔时，若某种杂质对锗的分凝系数K>1，则熔区通过后，它就集中到锗的首段，例如硼就是如此，若分凝系数K<1，则杂质随着熔区而移动，最终集中到锗的尾端，例如铁、钴、镍、铜等杂质元素。

区熔提纯法能满足锗多晶材料提纯的要求，而对于锗单晶的生长，存在可能造成污染的环节，比如清洗、装料等环节，而生长锗单晶的设备也是存在着一些无法解决的污染问题，不能满足超高纯锗单晶的生长条件，导致锗单晶达不到高纯度的要求。水平区熔法提纯生长超高纯锗单晶，是在水平区熔法提纯的基础上，在石英舟的前端放入高纯的锗单晶材料，使用区熔法将高纯锗籽晶与锗多晶料相熔，然后缓慢的生高纯锗单晶，该方法在生长锗单晶的时候，还间接的对锗材料进行提纯作用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的就是能满足锗单晶生长的装料容器。既能满足锗单晶的生长要求，又能对生长锗单晶的锗料进行区熔提纯，从而设计这种石英舟。

本实用新型的水平区熔法提纯生长超高纯锗单晶的石英舟，其特征在于该石英舟包括籽晶段、变径段以及等径段，籽晶段、变径段以及等径段顺序连接，所述的变径段呈圆锥状，锥度为45°；变径段尾部呈封闭状。

所述的籽晶段外径为10mm，内径为6mm，长度为50mm；变径段长度为30mm；等径段外径为60mm，长度为400mm，等径段顶部设置有一开口，开口宽度为40mm，开口与等径段内底部间距为52mm，等径段的厚度为2mm。

所述的籽晶段、变径段以及等径段三部分为一体加工制得，采用一体化制作，避免在连接处出现缝隙。

在使用时，将籽晶放入籽晶段内，金属料通过开口放入等径段内，然后将石英舟放入加热线圈内即可。

本实用新型的应用于区熔生长超高纯金属单晶的石英舟，结构简单，设计科学，使用方便，能有效地进行籽晶与多晶料的相熔，并有引细颈部分，能很大程度的降低金属的位错密度，同时还具有单晶的放肩和等颈等工艺，有利于生长相对大的单晶材料。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型俯视图。

其中，籽晶段1，变径段2，等径段3。

具体实施方式

实施例1：一种水平区熔法提纯生长超高纯锗单晶的石英舟，包含籽晶段1、变径段2以及等径段3，籽晶段1、变径段2以及等径段3顺序连接，所述的变径段2呈圆锥状，锥度为45°；变径段2尾部呈封闭状。籽晶段1外径为10mm，内径为6mm，长度为50mm；变径段2长度为30mm；等径段3外径为60mm，长度为400mm，等径段3顶部设置有一开口，开口宽度为40mm，开口与等径段3内底部间距为52mm，等径段3的厚度为2mm。籽晶段1、变径段2以及等径段3三部分为一体加工制得，采用一体化制作，避免在连接处出现缝隙。

在使用时，将籽晶放入籽晶段1内的石英管内，金属料装入开口放置的等径段3内的石英舟内，然后将石英舟放入区熔石英管，区熔石英管装入加热感应线圈内即可。