行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種晶體作行星式轉(zhuǎn)動(dòng)的溶液法晶體生長(zhǎng)新裝置，屬于晶體生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在溶液法晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，晶體周期性的正反轉(zhuǎn)動(dòng)是常用的技術(shù)手段，幾乎所有的大尺寸晶體生長(zhǎng)工藝都以轉(zhuǎn)晶法的方式進(jìn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)條件極大地影響著晶體的生長(zhǎng)速率和質(zhì)量。以大尺寸KDP晶體的生長(zhǎng)為例，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于25rpm時(shí)，在晶體的許多晶面朝向都可見(jiàn)包裹物等缺陷；當(dāng)轉(zhuǎn)速在25-40rpm時(shí)，生長(zhǎng)出來(lái)的晶體中部分晶面朝向可見(jiàn)包裹物等缺陷;而當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到40rpm以上時(shí)，則極少在晶體中出現(xiàn)包裹物。同時(shí)，轉(zhuǎn)速越大，晶體的生長(zhǎng)速率也越尚。
[0003]但是傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)晶法在晶體周期性正反轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，不可避免的需要使晶體減速、停轉(zhuǎn)，然后才能反方向加速到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。而在這一減速、停轉(zhuǎn)和加速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，流場(chǎng)大大減弱，晶體表面剪切力處于極低水平，表面溶質(zhì)供應(yīng)極不穩(wěn)定，容易受外界因素(如溫度波動(dòng)、裝置振動(dòng)等)干擾，產(chǎn)生包裹物、生長(zhǎng)條紋等缺陷。另外，晶體隨托盤的轉(zhuǎn)動(dòng)并不能使溶液攪拌均勻，反而在溶液頂部和底部靠近壁面的區(qū)域形成兩個(gè)相互隔離的環(huán)形滯止渦(這在中高粘度溶液晶體生長(zhǎng)中極為常見(jiàn)，如KTP晶體的生長(zhǎng))。這兩個(gè)渦胞區(qū)域又稱為混合隔離區(qū)，其流動(dòng)以極其緩慢的軸向?qū)恿髁鲃?dòng)為主，極大地降低了溶液混合效率，對(duì)溶液穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)晶法的上述不足之處，本發(fā)明旨在提供一種使溶液攪拌更為充分，同時(shí)又能消除晶體在減速、停轉(zhuǎn)及加速自轉(zhuǎn)過(guò)程中的溶質(zhì)供應(yīng)劇烈起伏的晶體快速生長(zhǎng)方法，即通過(guò)控制晶體作行星式轉(zhuǎn)動(dòng)，使晶體的生長(zhǎng)環(huán)境得到改善。
[0005]本發(fā)明提供的一種晶體作行星式轉(zhuǎn)動(dòng)的溶液法晶體生長(zhǎng)新裝置，簡(jiǎn)稱‘行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置’。該裝置包括晶體、晶體生長(zhǎng)容器、晶體固定機(jī)構(gòu)、密封裝置和行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0006]所述晶體固定在晶體固定機(jī)構(gòu)上，并懸掛于晶體生長(zhǎng)容器內(nèi)。
[0007]所述密封裝置固定在晶體生長(zhǎng)容器上，將外界環(huán)境與晶體生長(zhǎng)容器內(nèi)的溶液分隔開來(lái)，既避免了揮發(fā)性溶劑的蒸發(fā)，又消除了外界灰塵和細(xì)菌的侵入。
[0008]所述行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在密封裝置上，并與晶體固定機(jī)構(gòu)相連，控制晶體進(jìn)行自轉(zhuǎn)和行星式公轉(zhuǎn)。
[0009]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置中，所述晶體固定機(jī)構(gòu)包括晶體托盤和支撐桿。支撐桿下端固定在晶體托盤上，上端與行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端相連。
[0010]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置中，所述密封裝置采用行星式旋轉(zhuǎn)水封裝置，其特征包括公轉(zhuǎn)水封定子、密封水、公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子、水封托盤、自轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子和娃膠塞子。
[0011 ]所述公轉(zhuǎn)水封定子的通孔上緣設(shè)有環(huán)形水槽。
[0012]所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子開有偏心通孔，通孔上緣設(shè)有環(huán)形水槽。
[0013]所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子下部設(shè)有圓筒。
[0014]所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子固定在水封托盤下端。
[0015]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置中，所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子下部的圓筒嵌入公轉(zhuǎn)水封定子的環(huán)形水槽內(nèi)，并與環(huán)形水槽的內(nèi)外側(cè)保持一定距離。
[0016]可選的，所述密封水注入所述公轉(zhuǎn)水封定子的環(huán)形水槽內(nèi)，所述密封水淹沒(méi)所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子的圓筒下緣一定距離。
[0017]所述自轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子為玻璃圓筒。
[0018]所述硅膠塞子塞入所述自轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子上端。
[0019]所述支撐桿穿過(guò)所述硅膠塞子，與所述行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端相連。
[0020]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置中，所述自轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子下端嵌入公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子的環(huán)形水槽內(nèi)，并與環(huán)形水槽的內(nèi)外側(cè)保持一定距離。
[0021 ]可選的，所述密封水注入所述公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子的環(huán)形水槽內(nèi)，所述密封水淹沒(méi)所述自轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子下緣一定距離。
[0022]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置中，所述行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)托盤。
[0023]所述行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定在旋轉(zhuǎn)托盤一側(cè)，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸通過(guò)所述支撐桿與所述晶體托盤相連接，驅(qū)動(dòng)所述晶體托盤作周期性正反轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0024]所述行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與旋轉(zhuǎn)托盤相連，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)托盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0025]所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的中心線與旋轉(zhuǎn)托盤的中心線重合。
[0026]所述旋轉(zhuǎn)托盤的中心線與公轉(zhuǎn)水封轉(zhuǎn)子的中心線重合。
[0027]可選的，在所述的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置，所述自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的中心線與公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的中心線存在一定距離。
[0028]綜上所述，本發(fā)明行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置通過(guò)行星驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)晶體進(jìn)行自轉(zhuǎn)的同時(shí)，帶動(dòng)晶體圍繞旋轉(zhuǎn)托盤的中心線進(jìn)行行星式公轉(zhuǎn)，通過(guò)雙電機(jī)分別獨(dú)立控制晶體的自轉(zhuǎn)速度和公轉(zhuǎn)速度，可使晶體在生長(zhǎng)過(guò)程中保持勻速公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和周期性的正反自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0029]與現(xiàn)在盛行的轉(zhuǎn)晶法相比，本發(fā)明提供的行星式轉(zhuǎn)動(dòng)溶液法晶體生長(zhǎng)裝置，可使溶液在晶體自轉(zhuǎn)減速、停轉(zhuǎn)和加速反轉(zhuǎn)過(guò)程中保持較強(qiáng)的流動(dòng)狀態(tài)，使晶體表面的溶質(zhì)供應(yīng)更為充分，減小晶體生長(zhǎng)速率的波動(dòng)。同時(shí)，消除傳統(tǒng)轉(zhuǎn)晶法生長(zhǎng)過(guò)程中的混合隔離區(qū)，提尚溶液的穩(wěn)定性，對(duì)于中尚粘度的溶液晶體生長(zhǎng)極為有利。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明使用的晶體作行星運(yùn)動(dòng)的生長(zhǎng)裝置示意圖
[0031]圖2為本發(fā)明涉及的晶體作行星運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡圖
[0032]圖3行星式旋轉(zhuǎn)水封剖視圖