一种大直径低位错锗单晶热场系统及配置方法与流程

本发明涉及锗单晶，具体涉及一种大直径低位错锗单晶热场系统及配置方法。

背景技术：

1、在行业内，低位错单晶主要用于半导体器件、激光器组件等；例如目前用于太阳能的低位错单晶直径不超过6英寸，意味着直径越大，单晶位错密度控制的难度越大；比利时优美科公司(cz法)和美国的axt公司(vgf法)均已研制成功六英寸太阳能电池用锗单晶。未来太阳能锗单晶主流产品发展趋势也将由4英寸向6英寸转变,同时超薄锗衬底片将得到快速应用。

2、单晶生长需要一定的温度梯度，晶体内部径向以及轴向温度梯度的存在将必然产生一定程度的热应力，该热应力一旦超出锗材料的临界应力，晶体内部会繁殖产生大量的位错，由于单晶尺寸增大，位错密度要求低，单晶热场设计难度更大，合理的热场设计及配置设计，是制备大直径锗单晶的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种大直径低位错锗单晶热场系统及配置方法。

2、本发明解决上述问题的技术方案为：一种大直径锗单晶热场系统，包括炉体、坩埚、保温层、托杆以及加热装置；

3、所述保温层在炉体内壁，所述坩埚设置在炉体内部中心，所述托杆的上端与坩埚连接，下端穿过炉体；

4、所述加热装置包括筒状加热器、底座以及高度调节装置，所述底座上设有石墨电极，所述筒状加热器通过石墨螺栓固定设置在石墨电极上，所述底座通过高度调节装置可调节的设置在炉体内；

5、所述筒状加热器从上至下包括第一环形段、锥面段以及第二环形段，所第一环形段、锥面段以及第二环形段同轴一体成型内径尺寸相同，所述第一环形段的壁厚为l1，,所述第二环形段的壁厚为l2,l1<l2，所述锥面段的外径由上至下逐渐增大，锥面段外径上端壁厚为l1，下端壁厚为l2。

6、进一步的，所述炉体顶部设有保温导流筒。

7、进一步的，l1：l2＝1:2。

8、进一步的，所述高度调节装置包括若干液压缸，所述炉体通过支撑件支撑在基座上，若干所述液压缸围绕炉体中心均匀的设置在基座上，液压杆的伸缩端穿过炉体与底座连接。

9、一种大直径锗单晶热场配置方法，晶体生长时，将坩埚置于初始位置，加热升温原料熔化后，调节筒状加热器的位置及功率，获得稳定的低温度梯度热场；然后寻找合适的可控引晶温度，经自动控制等径生长、收尾、冷却至室温等完成低位错晶体生长过程；该晶体生长过程中，液位逐渐降低，通过液位检测仪实时监测液位高度，从而调节筒状加热器保持液位中心处于热应力中心。

10、本发明具有有益效果：

11、本发明提供了一种大直径低位错锗单晶热场系统及配置方法，三段式筒状加热器降低了热场中的温度梯度、结晶液位温度平稳，通过液位检测仪实时监测液位高度，从而调节筒状加热器保持液位中心处于热应力中心，保持单晶低位错生长。

技术特征：

1.一种大直径低位错锗单晶热场系统，其特征在于：包括炉体、坩埚、保温层、托杆以及加热装置；

2.如权利要求1所述的一种大直径低位错锗单晶热场系统，其特征在于：l1：l2＝1:2。

3.如权利要求1或2所述的一种大直径低位错锗单晶热场系统，其特征在于：所述炉体顶部设有液位检测仪。

4.如权利要求1所述的一种大直径低位错锗单晶热场系统，其特征在于：所述炉体顶部设有保温导流筒。

5.如权利要求1所述的一种大直径低位错锗单晶热场系统，其特征在于：所述高度调节装置包括若干液压缸，所述炉体通过支撑件支撑在基座上，若干所述液压缸围绕炉体中心均匀的设置在基座上，液压杆的伸缩端穿过炉体与底座连接。

6.一种大直径低位错锗单晶热场配置方法，其特征在于：晶体生长时，将坩埚置于初始位置，加热升温原料熔化后，调节筒状加热器的位置及功率，获得稳定的低温度梯度热场；然后寻找合适的可控引晶温度，经自动控制等径生长、收尾、冷却至室温等完成低位错晶体生长过程；该晶体生长过程中，液位逐渐降低，通过液位检测仪实时监测液位高度，从而调节筒状加热器保持液位中心处于热应力中心。

技术总结
本发明公开了一种大直径低位错锗单晶热场系统及配置方法，包括炉体、坩埚、保温层、托杆以及加热装置；所述保温层在炉体内壁，所述坩埚设置在炉体内部中心，所述托杆的上端与坩埚连接，下端穿过炉体；所述加热装置包括筒状加热器、底座以及高度调节装置，所述底座上设有石墨电极，所述筒状加热器通过石墨螺栓固定设置在石墨电极上，所述底座通过高度调节装置可调节的设置在炉体内；所述筒状加热器从上至下包括第一环形段、锥面段以及第二环形段，三段式筒状加热器降低了热场中的温度梯度、结晶液位温度平稳，通过液位检测仪实时监测液位高度，从而调节筒状加热器保持液位中心处于热应力中心，保持单晶低位错生长。

技术研发人员：岳喜龙,张磊,袁承乾,吴彤,李轩,刘新军,周品,王亲猛,许志鹏,李栋
受保护的技术使用者：江苏宁达环保股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15