浮區熔化單晶體材料製備裝置的製作方法

2023-05-20 17:45:26

專利名稱：浮區熔化單晶體材料製備裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於單晶體(定向凝固)材料製備方法之改進技術。
目前無坩鍋區浮熔化單晶(或定向)材料的製備主要用來生長高熔點氧化物單晶，尤其是纖維狀(微米至毫米直徑)單晶或定向材料的有效方法，儘管所用熱源不同，有氙燈聚焦熱源、氬弧熱源或者是雷射熱源等，但熔池均很小(微米至毫米)，為長出優質單晶或取向單晶，要求送拉的機械系統高度穩定，熱源高度穩定和環形對稱，以確保固一液界面上液體處於絕對穩態，否則長出的晶體其單晶性取向性受到破壞，外表光潔度和粗細均勻性差，這就要求設備在長時間(幾小時至幾十小時)充分穩定，採用機械拉伸，熱源對稱由雙光束變為四光束或為環形光束，同時增加樣品自旋轉裝置，只能改善熱對流，但無法克服重力對流和浮區法固有的熔體形狀不對稱產生的表面張力，致使拉出的單晶質量不均勻。
為解決以上機械單晶拉伸的不足，本實用新型提供一種電磁場浮區熔化單晶體材料的製備裝置，採用熔區周圍加有可變磁場裝置，有效的解決了高質量單晶體(或定向凝固)的問題。
本實用新型的結構設計是這樣實現的其結構是在原材料與單晶中間的熔區兩側加有熱源，與熱源光束垂直同時與材料垂直且在熔區兩側加有磁極，使熔區內形成均勻磁場，磁極為環形磁鐵，在環形磁鐵的中間繞有線圈，磁場為恆定磁場，也可為交變磁場，磁極放在基座上，實際上單晶在雷射加熱基座生長法是在均勻的電磁場中進行。
本實用新型之優點是把恆穩或交變電磁場施加到浮區熔池上，巧妙地利用了浮區熔池因三種對流，尤其是表面張力對流造成熔體流動，因熔體置於外加磁場中，其流動便自然出現感生電流和磁場，與外磁場交互作用，便形成制止熔體流動的電磁製動力，它起了穩定熔池內液體的作用，從而保證了晶體的穩定生長。
本實用新型的詳細結構由以下實施例及附圖給出。


圖1為浮區熔化單晶體材料製備裝置結構原理圖；圖2為浮區熔化單晶體材料製備裝置磁極與單晶體結構位置圖。
其結構由圖1知，(1)為熱源，一般採用雷射光束；(2)為鐵芯線圈；(3)為鐵芯磁極；(4)為料棒；(5)為單晶；(6)為熔區；(7)為磁極底座，如圖2知，磁極(3)的磁場方向與熔區和雷射光束垂直，磁場為恆定磁場，也可為交變磁場，在此裝置內利用機構提拉可生長出高質量的單晶材料。
權利要求1.一種浮區熔化單晶體材料製備裝置，其特徵在於結構為在原料棒(4)與單晶(5)中間的熔區(6)兩加側加有熱源(1)，在與熱源光束(1)垂直同時與料棒(4)垂直且在熔區(6)兩側加有磁極(3)，使熔區(6)內形成均勻磁場，磁極(3)為環形磁鐵，在環形磁鐵中間繞有線圈(2)，磁極放在基座(7)上。
2.按權利要求1所述之製備裝置，其特徵在於熔區(6)內的磁場為恆定磁場，也可以為交變磁場。
專利摘要本結構屬於單晶材料製備裝置，其結構是在原料棒與單晶中間的熔區兩側加有熱源，與熱源光束垂直同時與料棒垂直且在熔區兩側加有磁極，使熔區內形成均勻磁場，磁場為環形磁鐵，在環形磁鐵的中間繞有線圈，磁場為恆定磁場，也可為交變磁場，磁極放在底座上。其優點是把恆穩或交變磁場施加到浮區熔池上，固熔體置於外加磁場中，其流動便出現感生電流和磁場，以形成電磁製動力，保證晶體穩定生長，單晶質量好。
文檔編號C30B13/16GK2148081SQ92242780
公開日1993年12月1日 申請日期1992年12月19日 優先權日1992年12月19日
發明者葛雲龍, 楊院生, 焦育寧, 劉清民, 劉傳勝, 胡壯麒 申請人:中國科學院金屬研究所