超高純鍺單晶爐坩堝杆的製作方法
2023-05-07 05:53:31
專利名稱：超高純鍺單晶爐坩堝杆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及探測器級的超高純鍺單晶拉制設備，具體是指一種超高純鍺單晶爐坩堝杆。
背景技術：
現有軍事國防，科學研究，國民經濟各個領域均需要使用高純鍺Y射線、X射線的輻射探測器及其能譜儀進行核輻射的探測，而用高純鍺單晶做的Y射線探測器是所有能量解析度<0.2%的γ射線探測器中解析度最好的一種。這種探測器級的鍺單晶材料，其淨雜質濃度必須小於2Χ101(ι(:πΓ3。要想獲得如此高純度的鍺單晶，在用通常化學方法提純到5 6個9的純度之後還須分兩步進行，第一步是採用特殊的區熔提純方法得到探測器級鍺多晶材料，第二步是採用特殊的拉制單晶方法，得到大體積的高純鍺單晶材料。迄今半導體鍺工業生產的鍺單晶錠，它一直沿用的直拉法，在太陽能鍺鍺單晶製備中也有用VGF法的技術和工藝，而且都需要進行摻雜而不追求鍺本身的進一步提純，導致生產出的半導體鍺單晶純度，一般在5-6Ν，最高也可能達到8-9Ν，在半導體鍺材料領域裡的技術和工藝還達不到12 13Ν的純度要求，目前國內全部靠進口。申請號為2011202^614. 3，名稱為《超高純鍺單晶爐》，以及申請號為 201110180524. X，名稱為《超高純鍺單晶製備工藝及專用設備》公布出了一種用於拉制純度達12 13N超高純鍺單晶的單晶爐。該單晶爐爐膛採用密封的高純石英件，爐膛頂部固定拉制裝置，爐膛內利用石英坩堝託固定盛裝有鍺多晶錠的石英坩堝，石英坩堝外圍環繞高頻感應線圈對多晶錠加熱使其熱熔，將拉制裝置伸入熱熔的鍺多晶錠內拉制出純度達 12 13N的超高純鍺單晶。該種結構的單晶爐使拉制出的單晶成品較之常規的單晶純度有了大幅度提高，但是坩堝託底部的坩堝杆全部為金屬件，並且坩堝託與坩堝杆之間固定連接也是採用金屬銷或金屬連接件，熱熔加熱時該金屬件位於單晶爐膛區內，甚至在高溫區， 並且由於高純鍺單晶爐的熱源是通過中高頻加熱線圈來加熱，這種高頻對金屬的坩堝杆會產生影響，使其散發出雜質以致影響爐體的潔淨度，降低拉制出的單晶成品的純度。
實用新型內容本實用新型目的在於克服上述超高純鍺單晶爐金屬坩堝杆及金屬連接件受高頻加熱影響散發雜質的不足，提供一種潔淨度更高可避免雜質散發的超高純鍺單晶爐坩堝杆。為實現上述目的，本實用新型所採取的技術方案是超高純鍺單晶爐坩堝杆，包括石英坩堝、石英坩堝託以及底部的坩堝杆，所述坩堝杆為高純石英件，其頂部設坩堝杆頂螺紋，石英坩堝託底部對應設有坩堝託螺紋將石英坩堝託與坩堝杆連接，所述坩堝杆底部連接至爐膛底座。實現本實用新型目的的技術方案還進一步包括，所述坩堝杆底部連接有頂杆，頂杆下部穿過爐膛底座中心連接至升降和轉動裝置。[0008]進一步的，所述坩堝杆底部設坩堝杆底螺紋，頂杆頂部對應設有頂杆螺紋將坩堝杆與頂杆連接，且所述頂杆中心通有冷卻水。本實用新型可直接應用於高純鍺單晶爐內，用石英坩堝杆來替代部分金屬鉬杆， 並採用螺紋擰結的方式連接各部件，避免採用金屬連接件，儘可能減少或杜絕金屬件進入單晶爐膛內，防止金屬件受爐膛內高溫區及電源的中高頻的影響而散發雜質影響單晶純度。
圖1為本實用新型結構分解圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型結構進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型從上至下依次包括石英坩堝1、石英坩堝託2以及坩堝杆 3。所述石英坩堝1內盛裝有高純鍺多晶錠，其固定於石英坩堝託2上。石英坩堝託2底部設有坩堝託螺紋4，所述坩堝杆3為高純石英件，其頂部對應設坩堝杆頂螺紋5，將石英坩堝託2與坩堝杆3固定連接。坩堝杆3底部設坩堝杆底螺紋6，頂杆7頂部對應設有頂杆螺紋8將坩堝杆3與頂杆7連接，頂杆7下部穿過密封的爐膛底座中心，並連接有升降和轉動裝置以調整石英坩堝 1在爐膛內的高度和旋轉速度，使高純鍺多晶錠位於高頻加熱線圈環繞之內，利用高頻加熱線圈對其進行加熱後利用拉制單晶裝置將其拉製成高純的鍺單晶。為防止金屬頂杆在爐膛內受高溫及高頻電源影響而散發雜質，本實用新型頂杆7採用耐高溫的金屬鉬杆，並在其內通有冷卻水。本實用新型採用石英坩堝杆來替代部分金屬鉬杆，並採用螺紋擰結的方式連接石英坩堝託與坩堝杆，以及坩堝杆與頂杆，避免了現有技術中的用金屬鉬銷、鉬絲連接的結構，這樣爐膛內可以儘量少用或不用金屬件，防止金屬件在爐膛內受高溫和電源中高頻影響而散發雜質，保證了拉制的鍺單晶的純度。
權利要求1.超高純鍺單晶爐坩堝杆，包括石英坩堝(1)、石英坩堝託(2)以及底部的坩堝杆(3)， 其特徵在於，所述坩堝杆(3)為高純石英件，其頂部設坩堝杆頂螺紋(5)，石英坩堝託(2)底部對應設有坩堝託螺紋(4)將石英坩堝託(2)與坩堝杆(3)連接，所述坩堝杆(3)底部連接至爐膛底座。
2.根據權利要求1所述的超高純鍺單晶爐坩堝杆，其特徵在於，所述坩堝杆(3)底部連接有頂杆(7)，頂杆(7)下部穿過爐膛底座中心連接至升降和轉動裝置。
3.根據權利要求1或2所述的超高純鍺單晶爐坩堝杆，其特徵在於，所述坩堝杆(3)底部設坩堝杆底螺紋(6)，頂杆(7)頂部對應設有頂杆螺紋(8)將坩堝杆C3)與頂杆(7)連接。
4.根據權利要求3所述的超高純鍺單晶爐坩堝杆，其特徵在於，所述頂杆(7)中心通有冷卻水。
專利摘要本實用新型涉及探測器級的超高純鍺單晶拉制設備，具體是指一種超高純鍺單晶爐坩堝杆，其包括石英坩堝、石英坩堝託以及底部的坩堝杆，所述坩堝杆為高純石英件，其頂部設坩堝杆頂螺紋，石英坩堝託底部對應設有坩堝託螺紋將石英坩堝託與坩堝杆連接，所述坩堝杆底部連接至爐膛底座。本實用新型可直接應用於高純鍺單晶爐內，用石英坩堝杆來替代部分金屬鉬杆，並採用螺紋擰結的方式連接各部件，避免採用金屬連接件，儘可能減少或杜絕金屬件進入單晶爐膛內，防止金屬件受爐膛內高溫區及電源的中高頻的影響而散發雜質影響單晶純度。
文檔編號C30B29/08GK202297857SQ201120366140
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者孫慧斌, 白爾雋, 趙海歌 申請人:深圳大學