一种石墨舟及区熔提纯用设备的制作方法

1.本实用新型属于区熔提纯技术和设备领域，特别涉及一种石墨舟及区熔提纯用设备。


背景技术：

2.高纯锗单晶的制备一般分为两个步骤，即先将锗原料区熔提纯到12n
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13n 量级，得到高纯锗多晶，再利用高纯锗多晶进行单晶生长，制备性能符合要求的锗多晶材料。其中，区熔提纯是高纯锗晶体制备的关键工艺。
3.高纯锗多晶区熔过程影响因素主要有舟体材料、锗料的纯度，环境洁净程度等等。区熔提纯舟体一般采用石墨舟及石英舟，选用材质不同，其杂质种类各异，因而对锗材料的影响不同。在锗多晶区熔提纯时，杂质种类主要有al、 b、p等等，其中al会与石英舟中的si、o等形成稳定化合物，不易去除，所以现在区熔高纯锗工艺中比较公认的方法是先在石墨舟中区熔去除材料中的 al，再在石英舟中区熔去除b、p等杂质。
4.利用区熔提纯高纯锗多晶材料一般将锗料放入到高纯石墨舟中，通入氩气或氢气作为保护气体，利用线圈与石墨高频感应加热使锗料熔化，熔化液体宽度即为熔区宽度，随着线圈不断移动，锗料不断熔化，经过一定次数的区熔提纯，杂质从一端赶到另外一端，达到区熔提纯的目的。
5.现有的区熔提纯装置所用装料容器一般为普通的高纯石墨舟，往往锗料的熔化不完全，不能使得杂质实现良好分凝。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为解决以上问题，本实用新型提供一种石墨舟及区熔提纯用设备。
7.根据本实用新型的一个方面，提供一种石墨舟，该石墨舟包括顶部开口的舟体和顶盖，顶盖扣于开口处，舟体的外部为长方形，内腔的沿舟体的长度方向依次设置的两端端部为圆弧形。顶盖包括盖片和设置于盖片底部的密封圈，密封圈的外缘与开口密封适配，顶盖设置有透明的观测窗。
8.其中，舟体的厚度为5mm，长度为600mm，观测窗的长度为590mm，宽度为10mm。
9.其中，顶盖为半导体级材料顶盖。
10.根据本实用新型的另一方面，提供一种区熔提纯用设备，包括固定有多个感应线圈的设备支架、设备底座、多个石英管和多个该石墨舟，设备支架与设备底座滑动连接，多个石英管一一对应穿过多个感应线圈，多个石英管的延伸方向与设备支架的滑动方向相同，多个石墨舟一一对应设置在多个石英管内。
11.其中，设备支架左右间隔设置的两个支架板和上下设置的两个安装板，两个安装板的两端均分别与两个支架板固定连接，多个感应线圈分为两组且上下交替设置于两个安装板之间，并分别与两个安装板固定连接。
12.其中，多个感应线圈与通电设备连接。
13.其中，设备支架还包括底部连接板，底部连接板的两端分别与两个支架板的底端连接，底座设有传送机，设备支架通过底部连接板与传送机连动。
14.本实用新型的石墨舟和区熔提纯用设备，能保证线圈与石墨产生的感应热量利用率高，使锗料熔化充分，并可以进一步降低锗材料污染的可能性。
附图说明
15.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
16.图1和图2示出了根据本实用新型实施方式的一种石墨舟的示意图。
具体实施方式
17.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
18.一种区熔提纯用设备，包括固定有多个感应线圈的设备支架、设备底座、多个石英管和多个石墨舟4，设备支架与设备底座滑动连接，多个石英管一一对应穿过多个感应线圈，多个石英管的延伸方向与设备支架的滑动方向相同，多个石墨舟4一一对应悬浮设置在石英管内，如图1所示，石墨舟4的顶部设有顶盖420，顶盖420设置有透明的观测窗，所有感应线圈均与通电设备连接。
19.顶盖420的设置，能够增强感应电流的热转化效应，使位于石墨舟4内上部的锗料也能受热熔化，从而是整体锗料熔化充分。并且上盖的设置，还能避免锗料的污染。顶盖420沿石墨舟的长度方向开长条状的观测窗，有利于观察熔区。观测窗实现与石墨舟接近等长，便于大范围地监控熔区，对实际生产有重大意义。
20.如图2所示，石墨舟4还包括顶部开口的舟体410，顶盖420扣于开口处，舟体410的外部为长方形，内部的沿石英管的延伸方向依次设置的两端端部为圆弧形。
21.顶盖420包括盖片和设置于盖片底部的密封圈4210，密封圈4210的外缘与开口密封适配。密封圈4210的嵌入式设置，方便对石墨舟内环境的保温，有助于提高感应电流的热转化效率。
22.设备支架左右间隔设置的两个支架板和上下设置的两个安装板，两个安装板的两端均分别与两个支架板固定连接，多个感应线圈分为两组且上下交替设置于两个安装板之间，并分别与两个安装板固定连接。
23.设备支架还包括底部连接板，底部连接板的两端分别与两个支架板的底端连接，底座设有传送机，设备支架通过底板与传送机连动。传送机的设置，便于对石英管穿过线圈的速度控制，从而便于根据实际情况控制所需感应热量。
24.在一个具体的实施例中，石墨舟体410与顶盖420都是高纯半导体级石墨，杂质含量小于4ppm，其中石墨舟体的厚度为5mm，舟体总长度600mm，上盖开长度590mm，宽度10mm长
方形观察窗。所有石墨材料均一体成型。
25.使用本设备区熔高纯锗多晶时，先将锗料放入到石墨舟体410中，盖上石墨盖420，随后将设备支架的整体推入到石英管的固定位置，使石英管一一对应穿入感应线圈，抽真空至2pa左右，充入氩气或氢气作为保护气体，将温度升至1000℃，启动传送机传动线圈，并使其以一定速度从锗料头部移动到尾部，使锗料中杂质不断分凝，分凝系数大于1的杂质聚集到头部，分凝系数小于1 的杂质聚集到尾部，进而对材料提纯。
26.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。


技术特征：
1.一种石墨舟，其特征在于，所述石墨舟(4)包括顶部开口的舟体(410)和顶盖(420)，所述顶盖(420)扣于所述开口处，所述舟体(410)的外部为长方形，内腔的沿所述舟体(410)的长度方向依次设置的两端端部为圆弧形；所述顶盖(420)包括盖片和设置于盖片底部的密封圈(4210)，所述密封圈(4210)的外缘与所述开口密封适配，所述顶盖(420)设置有透明的观测窗。2.如权利要求1所述的石墨舟，其特征在于，所述舟体(410)的厚度为5mm，长度为600mm，所述观测窗的长度为590mm，宽度为10mm。3.如权利要求1所述的石墨舟，其特征在于，所述顶盖(420)为半导体级材料顶盖。4.一种区熔提纯用设备，其特征在于，包括固定有多个感应线圈的设备支架、设备底座、多个石英管和如权利要求1
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3任意所述的多个石墨舟(4)，所述设备支架与所述设备底座滑动连接，所述多个石英管一一对应穿过多个所述感应线圈，所述多个石英管的延伸方向与所述设备支架的滑动方向相同，所述多个石墨舟(4)一一对应设置在所述多个石英管内。5.如权利要求4所述的区熔提纯用设备，其特征在于，所述设备支架左右间隔设置的两个支架板和上下设置的两个安装板，所述两个安装板的两端均分别与所述两个支架板固定连接，所述多个感应线圈分为两组且上下交替设置于所述两个安装板之间，并分别与所述两个安装板固定连接。6.如权利要求4所述的区熔提纯用设备，其特征在于，所述多个感应线圈与通电设备连接。7.如权利要求5所述的区熔提纯用设备，其特征在于，所述设备支架还包括底部连接板，所述底部连接板的两端分别与所述两个支架板的底端连接，所述底座设有传送机，所述设备支架通过所述底部连接板与所述传送机连动。

技术总结
本实用新型涉及一种石墨舟及区熔提纯用设备，石墨舟包括顶部开口的舟体和顶盖，顶盖扣于开口处，舟体的外部为长方形，内腔的沿舟体的长度方向依次设置的两端端部为圆弧形。顶盖包括盖片和设置于盖片底部的密封圈，密封圈的外缘与开口密封适配，顶盖设置有透明的观测窗。区熔提纯用设备包括固定有多个感应线圈的设备支架、设备底座、多个石英管和多个该石墨舟。本实用新型的石墨舟及区熔提纯用设备，能保证线圈与石墨产生的感应热量利用率高，使锗料熔化充分，并可以进一步降低锗材料污染的可能性。能性。能性。


技术研发人员：孔鑫燚 魏炜 闵振东 马英俊 李万朋 柴晨 许兴 林泉
受保护的技术使用者：有研光电新材料有限责任公司
技术研发日：2020.10.22
技术公布日：2021/10/8