專利名稱：一種氮化鋁晶體制備爐及其保溫裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氮化鋁晶體制備技術領域，更具體地說，涉及一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，本實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：
氮化鋁晶體是一種優(yōu)良的直接帶隙寬禁帶化合物半導體材料，具有高擊穿場強，高熱導率，化學和熱穩(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，高頻和大功率領域的電子材料。目前，常采用PVT法(物理氣相傳輸法)生長氮化鋁單晶，其基本過程是氮化鋁物料在高溫下分解升華，然后在低溫區(qū)結晶形成氮化鋁晶體。使用PVT法制備氮化鋁晶體時，生長溫度，溫差，氮化鋁物料的雜質含量以及生長過程中氮化鋁物料的升華速率對氮化鋁的結晶質量和生長速度起重要作用。為了獲得高品質的氮化鋁晶體生長環(huán)境，需要在氮化鋁晶體制備爐上設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；但是現有技術中的氮化鋁晶體制備爐的保溫性能比較差，難以獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而影響了氮化鋁晶體的生長質量。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，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高氮化鋁晶體的生長質量，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內容有鑒于此，本實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，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高氮化鋁晶體的生長質量。本實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。為了達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，包括:用于套設在加熱器外側的保溫筒；設置在坩堝底端的底部保溫屏；和設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，還包括套設在所述保溫筒外側的側面保溫屏。優(yōu)選的，上述氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，還包括設置在爐底盤頂端的鋯盤，所述底部保溫屏和所述側面保溫屏均設置在所述鋯盤上。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在所述第一保溫層外側的第二保溫層；所述第一保溫層由依次套設連接的多層第一保溫片構成，所述第二保溫層由依次套設連接的多層第二保溫片構成，所述第一保溫片和所述第二保溫片的中心軸線均重合；所述底部保溫屏包括第三保溫層和套設在所述第三保溫層外側的第四保溫層；所述第三保溫層由依次套設連接的多層第三保溫片構成，所述第四保溫層由依次套設連接的多層第四保溫片構成，所述第三保溫片和所述第四保溫片的中心軸線均重合。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置有測溫孔。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與所述坩堝的坩堝軸的中心軸線相重合，所述保溫筒的內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。從上述的技術方案可以看出，本實用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過保溫筒對加熱器形成側面保溫層，通過底部保溫屏對加熱器的底端形成底部保溫層，通過頂部保溫屏對加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來，本實用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對加熱器的圓周側面、頂部以及底部分別設置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高了氮化鋁晶體的生長質量。本實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。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型實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，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高了氮化鋁晶體的生長質量。為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。請參考附圖1，本實用新型實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置包括:用于套設在加熱器外側的保溫筒4 ;設置在坩堝底端的底部保溫屏5和設置在坩堝頂端的頂部保溫屏I。本實用新型實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過保溫筒4對加熱器形成側面保溫層，通過底部保溫屏5對加熱器的底端形成底部保溫層，通過頂部保溫屏I對加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來，本實用新型實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對加熱器的圓周側面、頂部以及底部分別設置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高了氮化鋁晶體的生長質量。此外，本實用新型實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電阻加熱方式對坩堝進行加熱氮化鋁晶體制備爐，實現了晶體的生長。優(yōu)選的，上述實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置還包括套設在保溫筒4外側的側面保溫屏3。側面保溫屏3和保溫筒4共同對加熱器的側面進行保溫，形成側面保溫層，進一步提高了保溫效果。進一步的，上述實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置還包括設置在爐底盤頂端的鋯盤7，底部保溫屏5和側面保溫屏3均設置在鋯盤7上。鋯盤7具有較好的絕熱性，能夠確保了熱能不會直接傳導給爐底盤，進一步提高了保溫性能。上述實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設置在法蘭2上。在氮化鋁晶體制備的過程中，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溫度梯度的形成，從而實現了大幅度范圍的溫度調節(jié)區(qū)。優(yōu)選的，上述實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在第一保溫層外側的第二保溫層；第一保溫層由依次套設連接的多層第一保溫片構成，第二保溫層由依次套設連接的多層第二保溫片構成，第一保溫片和第二保溫片的中心軸線均重合；底部保溫屏5包括第三保溫層和套設在第三保溫層外側的第四保溫層；第三保溫層由依次套設連接的多層第三保溫片構成，第四保溫層由依次套設連接的多層第四保溫片構成，第三保溫片和第四保溫片的中心軸線均重合。頂部保溫屏I和底部保溫屏5分別通過多層保溫片進行保溫，提高了保溫性能，有利于晶體生長溫度所需的梯度的形成，提高了晶體生長的速度。進一步的，上述實施例中，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連接的多層鎢片構成，相鄰的兩層鎢片之間設有第一間隔。鎢片為由鎢材料制成的圓環(huán)形片狀結構，具有較好的保溫性能和耐熱性，避免了高溫導致保溫層融化的發(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，就會導致材料的浪費。本實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連接的多層鑰片構成，相鄰的兩層鑰片之間設有第二間隔。鑰片為由鑰材料制成的圓環(huán)形片狀結構，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成的鎢鑰保溫屏，提高了保溫性能，且避免材料的浪費，降低了保溫材料的投入成本。同時，由于本實施例中第一保溫片和第二保溫片的中心軸線相重合，第三保溫片和第四保溫片的中心軸線相重合，能夠保證加熱器即坩堝內部溫度場的均勻性，提高了晶體生長的質量。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范圍內的任一數值。當然，根據實際應用場合，保溫片之間的間隔還可以為其他數值，本實施例對此不做具體限定。為了進一步優(yōu)化上述技術方案，頂部保溫屏I和底部保溫屏5上分別設置有測溫孔。操作人員可以通過上述測溫孔分別對坩堝的頂部和底部進行測溫，從而找出晶體生長所需的最佳溫度梯度，便于對加熱器溫度的調節(jié)。優(yōu)選的，上述實施例提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置中，保溫筒4的中心軸線與坩堝的坩堝軸6的中心軸線相重合，保溫筒4的內壁與底部保溫屏5的外壁相配合，且保溫筒4的壁厚為10mm-20mm。這樣一來，使保溫筒4、底部保溫屏5以及坩堝軸6的中心軸線均相互重合，保證了內部溫度場的均勻性，提高了氮化鋁晶體的質量。為了保證保溫筒4對加熱器側面的保溫性，保溫筒4的壁厚優(yōu)選為2mm-20mm。進一步的，上述實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,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，保證了內部溫度場較好的均勻性。本實用新型實施例還提供了一種氮化鋁晶體制備爐，包括保溫裝置，該保溫裝置為本實用新型任意一項實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施例提供的保溫裝置，提高了保溫性能，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，進而提高了氮化鋁晶體的生長質量，其優(yōu)點是由保溫裝置帶來的，具體的請參考上述實施例中相關的部分，在此就不再贅述。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，包括: 用于套設在加熱器外側的保溫筒(4)； 設置在坩堝底端的底部保溫屏(5);和 設置在所述坩堝頂端的頂部保溫屏(I )。
2.根據權利要求1所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，還包括套設在所述保溫筒(4 )外側的側面保溫屏(3 )。
3.根據權利要求2所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，其特征在于，還包括設置在爐底盤頂端的鋯盤(7)，所述底部保溫屏(5)和所述側面保溫屏(3)均設置在所述鋯盤(7)上。
4.根據權利要求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)設置在所述法蘭(2 )上。
5.根據權利要求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在所述第一保溫層外側的第二保溫層；所述第一保溫層由依次套設連接的多層第一保溫片構成，所述第二保溫層由依次套設連接的多層第二保溫片構成，所述第一保溫片和所述第二保溫片的中心軸線均重合； 所述底部保溫屏(5)包括第三保溫層和套設在所述第三保溫層外側的第四保溫層；所述第三保溫層由依次套設連接的多層第三保溫片構成，所述第四保溫層由依次套設連接的多層第四保溫片構成，所述第三保溫片和所述第四保溫片的中心軸線均重合。
6.根據權利要求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.根據權利要求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)上分別設置有測溫孔。
8.根據權利要求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)的中心軸線與所述坩堝的坩堝軸(6)的中心軸線相重合，所述保溫筒(4)的內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.根據權利要求1-8任意一項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利要求1-9任意一項所述的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置。
專利摘要本實用新型提供了一種氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置，包括用于套設在加熱器外側的保溫筒；設置在坩堝底端的底部保溫屏和設置在所述坩堝頂端的頂部保溫屏。本實用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置通過保溫筒對加熱器形成側面保溫層，通過底部保溫屏對加熱器的底端形成底部保溫層，通過頂部保溫屏對加熱器的頂端形成頂部保溫層，這樣一來，本實用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置對加熱器的圓周側面、頂部以及底部分別設置了保溫層，提高了保溫性能，有利于獲取長晶要求的軸向溫度梯度，提高了氮化鋁晶體的生長質量。本實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用新型提供的氮化鋁晶體制備爐的保溫裝置。
文檔編號C30B29/40GK203049088SQ20122072170
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權日2012年12月24日
發(fā)明者徐永亮, 施海斌, 張國華 申請人:上海昀豐新能源科技有限公司