專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氮化鋁晶體制備爐及其保溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氮化鋁晶體制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，本實(shí)用新型還涉及一種具有上述保溫裝置的氮化鋁晶體制備爐。
背景技術(shù)：
氮化鋁晶體是一種優(yōu)良的直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料，具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)，高熱導(dǎo)率，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，是非常理想的紫外光電子材料和用于高溫，高頻和大功率領(lǐng)域的電子材料。目前，常采用PVT法(物理氣相傳輸法)生長(zhǎng)氮化鋁單晶，其基本過(guò)程是氮化鋁物料在高溫下分解升華，然后在低溫區(qū)結(jié)晶形成氮化鋁晶體。使用PVT法制備氮化鋁晶體時(shí)，生長(zhǎng)溫度，溫差，氮化鋁物料的雜質(zhì)含量以及生長(zhǎng)過(guò)程中氮化鋁物料的升華速率對(duì)氮化鋁的結(jié)晶質(zhì)量和生長(zhǎng)速度起重要作用。為了獲得高品質(zhì)的氮化鋁晶體生長(zhǎng)環(huán)境，需要在氮化鋁晶體制備爐上設(shè)置保溫性能較好的隔熱材料，以使其發(fā)揮較好地保溫隔熱性能；但是現(xiàn)有技術(shù)中的氮化鋁晶體制備爐的保溫性能比較差，難以獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而影響了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。綜上所述，如何提供一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，以提高保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，以提高保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。本實(shí)用新型還提供了一種具有上述保溫裝置的氮化鋁晶體制備爐。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，包括:用于套設(shè)在加熱器外側(cè)的保溫筒；設(shè)置在坩堝底端的底部保溫屏；和設(shè)置在所述坩堝頂端的頂部保溫屏。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，還包括套設(shè)在所述保溫筒外側(cè)的側(cè)面保溫屏。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，還包括設(shè)置在爐底盤(pán)頂端的鋯盤(pán)，所述底部保溫屏和所述側(cè)面保溫屏均設(shè)置在所述鋯盤(pán)上。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，還包括具有水冷裝置的法蘭，且所述頂部保溫屏設(shè)置在所述法蘭上。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，所述頂部保溫屏包括第一保溫層和套設(shè)在所述第一保溫層外側(cè)的第二保溫層；所述第一保溫層由依次套設(shè)連接的多層第一保溫片構(gòu)成，所述第二保溫層由依次套設(shè)連接的多層第二保溫片構(gòu)成，所述第一保溫片和所述第二保溫片的中心軸線(xiàn)均重合；所述底部保溫屏包括第三保溫層和套設(shè)在所述第三保溫層外側(cè)的第四保溫層；所述第三保溫層由依次套設(shè)連接的多層第三保溫片構(gòu)成，所述第四保溫層由依次套設(shè)連接的多層第四保溫片構(gòu)成，所述第三保溫片和所述第四保溫片的中心軸線(xiàn)均重合。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，所述第一保溫片和所述第三保溫片均為鎢片，相鄰的兩層所述鎢片之間設(shè)有第一間隔；所述第二保溫片和所述第四保溫片均為鑰片，相鄰的兩層所述鑰片之間設(shè)有第二間隔；所述第一間隔和所述第二間隔均為3mm_IOmmο優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，所述頂部保溫屏和所述底部保溫屏上分別設(shè)置有測(cè)溫孔。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，所述保溫筒的中心軸線(xiàn)與所述坩堝的坩堝軸的中心軸線(xiàn)相重合，所述保溫筒的內(nèi)壁與所述底部保溫屏的外壁相配合，且所述保溫筒的壁厚為2mm-20mm。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，所述保溫筒為整體加工成型的圓柱形鶴筒。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過(guò)保溫筒對(duì)加熱器形成側(cè)面保溫層，通過(guò)底部保溫屏對(duì)加熱器的底端形成底部保溫層，通過(guò)頂部保溫屏對(duì)加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來(lái)，本實(shí)用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對(duì)加熱器的圓周側(cè)面、頂部以及底部分別設(shè)置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。本實(shí)用新型還提供了一種氮化鋁晶體制備爐，包括保溫裝置，所述保溫裝置為上述任一種保溫裝置，由于上述保溫裝置具有上述效果，具有上述保溫裝置的氮化鋁晶體制備爐具有同樣的效果，故本文不再贅述。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，提高了保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請(qǐng)參考附圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置包括:用于套設(shè)在加熱器外側(cè)的保溫筒4 ;設(shè)置在坩堝底端的底部保溫屏5和設(shè)置在坩堝頂端的頂部保溫屏I。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過(guò)保溫筒4對(duì)加熱器形成側(cè)面保溫層，通過(guò)底部保溫屏5對(duì)加熱器的底端形成底部保溫層，通過(guò)頂部保溫屏I對(duì)加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來(lái)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對(duì)加熱器的圓周側(cè)面、頂部以及底部分別設(shè)置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。此外，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置能夠適用于通過(guò)電阻加熱方式對(duì)坩堝進(jìn)行加熱氮化鋁晶體制備爐，實(shí)現(xiàn)了晶體的生長(zhǎng)。優(yōu)選的，上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置還包括套設(shè)在保溫筒4外側(cè)的側(cè)面保溫屏3。側(cè)面保溫屏3和保溫筒4共同對(duì)加熱器的側(cè)面進(jìn)行保溫，形成側(cè)面保溫層，進(jìn)一步提高了保溫效果。進(jìn)一步的，上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置還包括設(shè)置在爐底盤(pán)頂端的鋯盤(pán)7，底部保溫屏5和側(cè)面保溫屏3均設(shè)置在鋯盤(pán)7上。鋯盤(pán)7具有較好的絕熱性，能夠確保了熱能不會(huì)直接傳導(dǎo)給爐底盤(pán)，進(jìn)一步提高了保溫性能。上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，還包括具有水冷裝置的法蘭2，且頂部保溫屏I設(shè)置在法蘭2上。在氮化鋁晶體制備的過(guò)程中，法蘭2上的水冷裝置能夠帶走頂部保溫屏I的部分熱量，降低了坩堝頂部的溫度，便于坩堝頂部和底部快速形成溫差，有利于在更小的行程范圍內(nèi)溫度梯度的形成，從而實(shí)現(xiàn)了大幅度范圍的溫度調(diào)節(jié)區(qū)。優(yōu)選的，上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，頂部保溫屏I包括第一保溫層和套設(shè)在第一保溫層外側(cè)的第二保溫層；第一保溫層由依次套設(shè)連接的多層第一保溫片構(gòu)成，第二保溫層由依次套設(shè)連接的多層第二保溫片構(gòu)成，第一保溫片和第二保溫片的中心軸線(xiàn)均重合；底部保溫屏5包括第三保溫層和套設(shè)在第三保溫層外側(cè)的第四保溫層；第三保溫層由依次套設(shè)連接的多層第三保溫片構(gòu)成，第四保溫層由依次套設(shè)連接的多層第四保溫片構(gòu)成，第三保溫片和第四保溫片的中心軸線(xiàn)均重合。頂部保溫屏I和底部保溫屏5分別通過(guò)多層保溫片進(jìn)行保溫，提高了保溫性能，有利于晶體生長(zhǎng)溫度所需的梯度的形成，提高了晶體生長(zhǎng)的速度。進(jìn)一步的，上述實(shí)施例中，頂部保溫屏I的第一保溫層、底部保溫屏5的第三保溫層均靠近加熱器，處于溫度較高的區(qū)域，所以需要耐熱性較好的保溫層。本實(shí)施例將第一保溫片和第三保溫片均優(yōu)選為鎢片，則第一保溫層和第三保溫層均由依次套設(shè)連接的多層鎢片構(gòu)成，相鄰的兩層鎢片之間設(shè)有第一間隔。鎢片為由鎢材料制成的圓環(huán)形片狀結(jié)構(gòu)，具有較好的保溫性能和耐熱性，避免了高溫導(dǎo)致保溫層融化的發(fā)生。頂部保溫屏I的第二保溫層、底部保溫屏5的第四保溫層均遠(yuǎn)離加熱器，處于溫度較低的區(qū)域，如果使用和第一保溫層、第三保溫層相同的保溫材料，就會(huì)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。本實(shí)施例將第二保溫片和第四保溫片均優(yōu)選為鑰片，則第二保溫層和第四保溫層均由依次套設(shè)連接的多層鑰片構(gòu)成，相鄰的兩層鑰片之間設(shè)有第二間隔。鑰片為由鑰材料制成的圓環(huán)形片狀結(jié)構(gòu)，具有保溫性能和耐熱性。綜上可知，頂部保溫屏I和底部保溫屏5均為由鑰片與鎢片配合構(gòu)成的鎢鑰保溫屏，提高了保溫性能，且避免材料的浪費(fèi)，降低了保溫材料的投入成本。同時(shí)，由于本實(shí)施例中第一保溫片和第二保溫片的中心軸線(xiàn)相重合，第三保溫片和第四保溫片的中心軸線(xiàn)相重合，能夠保證加熱器即坩堝內(nèi)部溫度場(chǎng)的均勻性，提高了晶體生長(zhǎng)的質(zhì)量。為了保證較好的保溫隔熱性，上述第一間隔和第二間隔均為3mm-10mm。第一間隔和第二間隔可以為3mm-10mm范圍內(nèi)的任一數(shù)值。當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，保溫片之間的間隔還可以為其他數(shù)值，本實(shí)施例對(duì)此不做具體限定。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，頂部保溫屏I和底部保溫屏5上分別設(shè)置有測(cè)溫孔。操作人員可以通過(guò)上述測(cè)溫孔分別對(duì)坩堝的頂部和底部進(jìn)行測(cè)溫，從而找出晶體生長(zhǎng)所需的最佳溫度梯度，便于對(duì)加熱器溫度的調(diào)節(jié)。優(yōu)選的，上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，保溫筒4的中心軸線(xiàn)與坩堝的坩堝軸6的中心軸線(xiàn)相重合，保溫筒4的內(nèi)壁與底部保溫屏5的外壁相配合，且保溫筒4的壁厚為10mm-20mm。這樣一來(lái)，使保溫筒4、底部保溫屏5以及坩堝軸6的中心軸線(xiàn)均相互重合，保證了內(nèi)部溫度場(chǎng)的均勻性，提高了氮化鋁晶體的質(zhì)量。為了保證保溫筒4對(duì)加熱器側(cè)面的保溫性，保溫筒4的壁厚優(yōu)選為2mm-20mm。進(jìn)一步的，上述實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，保溫筒4為整體加工成型的圓柱形鎢筒。此時(shí),保溫筒4由高純鎢材料整體加工成型，具有較好的耐熱性和保溫性，且避免了分體加工時(shí)造成的誤差，并能夠保證保溫筒4的圓度，使其同心度好，保證了內(nèi)部溫度場(chǎng)較好的均勻性。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種氮化鋁晶體制備爐，包括保溫裝置，該保溫裝置為本實(shí)用新型任意一項(xiàng)實(shí)施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置。上述的氮化鋁晶體制備爐采用本實(shí)施例提供的保溫裝置，提高了保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，進(jìn)而提高了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量，其優(yōu)點(diǎn)是由保溫裝置帶來(lái)的，具體的請(qǐng)參考上述實(shí)施例中相關(guān)的部分，在此就不再贅述。本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，包括: 用于套設(shè)在加熱器外側(cè)的保溫筒(4)； 設(shè)置在坩堝底端的底部保溫屏(5);和 設(shè)置在所述坩堝頂端的頂部保溫屏(I )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，還包括套設(shè)在所述保溫筒(4 )外側(cè)的側(cè)面保溫屏(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在爐底盤(pán)頂端的鋯盤(pán)(7)，所述底部保溫屏(5)和所述側(cè)面保溫屏(3)均設(shè)置在所述鋯盤(pán)(7)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，還包括具有水冷裝置的法蘭(2 )，且所述頂部保溫屏(I)設(shè)置在所述法蘭(2 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，所述頂部保溫屏(I)包括第一保溫層和套設(shè)在所述第一保溫層外側(cè)的第二保溫層；所述第一保溫層由依次套設(shè)連接的多層第一保溫片構(gòu)成，所述第二保溫層由依次套設(shè)連接的多層第二保溫片構(gòu)成，所述第一保溫片和所述第二保溫片的中心軸線(xiàn)均重合； 所述底部保溫屏(5)包括第三保溫層和套設(shè)在所述第三保溫層外側(cè)的第四保溫層；所述第三保溫層由依次套設(shè)連接的多層第三保溫片構(gòu)成，所述第四保溫層由依次套設(shè)連接的多層第四保溫片構(gòu)成，所述第三保溫片和所述第四保溫片的中心軸線(xiàn)均重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，所述第一保溫片和所述第三保溫片均為鎢片，相鄰的兩層所述鎢片之間設(shè)有第一間隔；所述第二保溫片和所述第四保溫片均為鑰片，相鄰的兩層所述鑰片之間設(shè)有第二間隔；所述第一間隔和所述第二間隔均為3mm-10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，所述頂部保溫屏(I)和所述底部保溫屏(5)上分別設(shè)置有測(cè)溫孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，所述保溫筒(4)的中心軸線(xiàn)與所述坩堝的坩堝軸(6)的中心軸線(xiàn)相重合，所述保溫筒(4)的內(nèi)壁與所述底部保溫屏(5)的外壁相配合，且所述保溫筒(4)的壁厚為2mm-20mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，所述保溫筒(4)為整體加工成型的圓柱形鎢筒。
10.一種氮化鋁晶體制備爐，包括保溫裝置，其特征在于，所述保溫裝置為如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，包括用于套設(shè)在加熱器外側(cè)的保溫筒；設(shè)置在坩堝底端的底部保溫屏和設(shè)置在所述坩堝頂端的頂部保溫屏。本實(shí)用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過(guò)保溫筒對(duì)加熱器形成側(cè)面保溫層，通過(guò)底部保溫屏對(duì)加熱器的底端形成底部保溫層，通過(guò)頂部保溫屏對(duì)加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來(lái)，本實(shí)用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對(duì)加熱器的圓周側(cè)面、頂部以及底部分別設(shè)置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長(zhǎng)晶要求的軸向溫度梯度，提高了氮化鋁晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量。本實(shí)用新型還提供了一種氮化鋁晶體制備爐，包括保溫裝置，所述保溫裝置為本實(shí)用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置。
文檔編號(hào)C30B29/40GK203049088SQ20122072170
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者徐永亮, 施海斌, 張國(guó)華 申請(qǐng)人:上海昀豐新能源科技有限公司