專利名稱：超高純鍺單晶爐坩堝桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及探測(cè)器級(jí)的超高純鍺單晶拉制設(shè)備，具體是指一種超高純鍺單晶爐坩堝桿。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有軍事國(guó)防，科學(xué)研究，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域均需要使用高純鍺Y射線、X射線的輻射探測(cè)器及其能譜儀進(jìn)行核輻射的探測(cè)，而用高純鍺單晶做的Y射線探測(cè)器是所有能量分辨率<0.2%的γ射線探測(cè)器中分辨率最好的一種。這種探測(cè)器級(jí)的鍺單晶材料，其凈雜質(zhì)濃度必須小于2Χ101(ι(:πΓ3。要想獲得如此高純度的鍺單晶，在用通常化學(xué)方法提純到5 6個(gè)9的純度之后還須分兩步進(jìn)行，第一步是采用特殊的區(qū)熔提純方法得到探測(cè)器級(jí)鍺多晶材料，第二步是采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(dǎo)體鍺工業(yè)生產(chǎn)的鍺單晶錠，它一直沿用的直拉法，在太陽(yáng)能鍺鍺單晶制備中也有用VGF法的技術(shù)和工藝，而且都需要進(jìn)行摻雜而不追求鍺本身的進(jìn)一步提純，導(dǎo)致生產(chǎn)出的半導(dǎo)體鍺單晶純度，一般在5-6Ν，最高也可能達(dá)到8-9Ν，在半導(dǎo)體鍺材料領(lǐng)域里的技術(shù)和工藝還達(dá)不到12 13Ν的純度要求，目前國(guó)內(nèi)全部靠進(jìn)口。申請(qǐng)?zhí)枮?011202^614. 3，名稱為《超高純鍺單晶爐》，以及申請(qǐng)?zhí)枮?201110180524. X，名稱為《超高純鍺單晶制備工藝及專用設(shè)備》公布出了一種用于拉制純度達(dá)12 13N超高純鍺單晶的單晶爐。該單晶爐爐膛采用密封的高純石英件，爐膛頂部固定拉制裝置，爐膛內(nèi)利用石英坩堝托固定盛裝有鍺多晶錠的石英坩堝，石英坩堝外圍環(huán)繞高頻感應(yīng)線圈對(duì)多晶錠加熱使其熱熔，將拉制裝置伸入熱熔的鍺多晶錠內(nèi)拉制出純度達(dá) 12 13N的超高純鍺單晶。該種結(jié)構(gòu)的單晶爐使拉制出的單晶成品較之常規(guī)的單晶純度有了大幅度提高，但是坩堝托底部的坩堝桿全部為金屬件，并且坩堝托與坩堝桿之間固定連接也是采用金屬銷或金屬連接件，熱熔加熱時(shí)該金屬件位于單晶爐膛區(qū)內(nèi)，甚至在高溫區(qū)， 并且由于高純鍺單晶爐的熱源是通過(guò)中高頻加熱線圈來(lái)加熱，這種高頻對(duì)金屬的坩堝桿會(huì)產(chǎn)生影響，使其散發(fā)出雜質(zhì)以致影響爐體的潔凈度，降低拉制出的單晶成品的純度。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于克服上述超高純鍺單晶爐金屬坩堝桿及金屬連接件受高頻加熱影響散發(fā)雜質(zhì)的不足，提供一種潔凈度更高可避免雜質(zhì)散發(fā)的超高純鍺單晶爐坩堝桿。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是超高純鍺單晶爐坩堝桿，包括石英坩堝、石英坩堝托以及底部的坩堝桿，所述坩堝桿為高純石英件，其頂部設(shè)坩堝桿頂螺紋，石英坩堝托底部對(duì)應(yīng)設(shè)有坩堝托螺紋將石英坩堝托與坩堝桿連接，所述坩堝桿底部連接至爐膛底座。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案還進(jìn)一步包括，所述坩堝桿底部連接有頂桿，頂桿下部穿過(guò)爐膛底座中心連接至升降和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。[0008]進(jìn)一步的，所述坩堝桿底部設(shè)坩堝桿底螺紋，頂桿頂部對(duì)應(yīng)設(shè)有頂桿螺紋將坩堝桿與頂桿連接，且所述頂桿中心通有冷卻水。本實(shí)用新型可直接應(yīng)用于高純鍺單晶爐內(nèi)，用石英坩堝桿來(lái)替代部分金屬鉬桿， 并采用螺紋擰結(jié)的方式連接各部件，避免采用金屬連接件，盡可能減少或杜絕金屬件進(jìn)入單晶爐膛內(nèi)，防止金屬件受爐膛內(nèi)高溫區(qū)及電源的中高頻的影響而散發(fā)雜質(zhì)影響單晶純度。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)分解圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型從上至下依次包括石英坩堝1、石英坩堝托2以及坩堝桿 3。所述石英坩堝1內(nèi)盛裝有高純鍺多晶錠，其固定于石英坩堝托2上。石英坩堝托2底部設(shè)有坩堝托螺紋4，所述坩堝桿3為高純石英件，其頂部對(duì)應(yīng)設(shè)坩堝桿頂螺紋5，將石英坩堝托2與坩堝桿3固定連接。坩堝桿3底部設(shè)坩堝桿底螺紋6，頂桿7頂部對(duì)應(yīng)設(shè)有頂桿螺紋8將坩堝桿3與頂桿7連接，頂桿7下部穿過(guò)密封的爐膛底座中心，并連接有升降和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置以調(diào)整石英坩堝 1在爐膛內(nèi)的高度和旋轉(zhuǎn)速度，使高純鍺多晶錠位于高頻加熱線圈環(huán)繞之內(nèi)，利用高頻加熱線圈對(duì)其進(jìn)行加熱后利用拉制單晶裝置將其拉制成高純的鍺單晶。為防止金屬頂桿在爐膛內(nèi)受高溫及高頻電源影響而散發(fā)雜質(zhì)，本實(shí)用新型頂桿7采用耐高溫的金屬鉬桿，并在其內(nèi)通有冷卻水。本實(shí)用新型采用石英坩堝桿來(lái)替代部分金屬鉬桿，并采用螺紋擰結(jié)的方式連接石英坩堝托與坩堝桿，以及坩堝桿與頂桿，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的用金屬鉬銷、鉬絲連接的結(jié)構(gòu)，這樣爐膛內(nèi)可以盡量少用或不用金屬件，防止金屬件在爐膛內(nèi)受高溫和電源中高頻影響而散發(fā)雜質(zhì)，保證了拉制的鍺單晶的純度。
權(quán)利要求1.超高純鍺單晶爐坩堝桿，包括石英坩堝(1)、石英坩堝托(2)以及底部的坩堝桿(3)， 其特征在于，所述坩堝桿(3)為高純石英件，其頂部設(shè)坩堝桿頂螺紋(5)，石英坩堝托(2)底部對(duì)應(yīng)設(shè)有坩堝托螺紋(4)將石英坩堝托(2)與坩堝桿(3)連接，所述坩堝桿(3)底部連接至爐膛底座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高純鍺單晶爐坩堝桿，其特征在于，所述坩堝桿(3)底部連接有頂桿(7)，頂桿(7)下部穿過(guò)爐膛底座中心連接至升降和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超高純鍺單晶爐坩堝桿，其特征在于，所述坩堝桿(3)底部設(shè)坩堝桿底螺紋(6)，頂桿(7)頂部對(duì)應(yīng)設(shè)有頂桿螺紋(8)將坩堝桿C3)與頂桿(7)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高純鍺單晶爐坩堝桿，其特征在于，所述頂桿(7)中心通有冷卻水。
專利摘要本實(shí)用新型涉及探測(cè)器級(jí)的超高純鍺單晶拉制設(shè)備，具體是指一種超高純鍺單晶爐坩堝桿，其包括石英坩堝、石英坩堝托以及底部的坩堝桿，所述坩堝桿為高純石英件，其頂部設(shè)坩堝桿頂螺紋，石英坩堝托底部對(duì)應(yīng)設(shè)有坩堝托螺紋將石英坩堝托與坩堝桿連接，所述坩堝桿底部連接至爐膛底座。本實(shí)用新型可直接應(yīng)用于高純鍺單晶爐內(nèi)，用石英坩堝桿來(lái)替代部分金屬鉬桿，并采用螺紋擰結(jié)的方式連接各部件，避免采用金屬連接件，盡可能減少或杜絕金屬件進(jìn)入單晶爐膛內(nèi)，防止金屬件受爐膛內(nèi)高溫區(qū)及電源的中高頻的影響而散發(fā)雜質(zhì)影響單晶純度。
文檔編號(hào)C30B29/08GK202297857SQ201120366140
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者孫慧斌, 白爾雋, 趙海歌 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)