一种晶体生长方法、设备及晶体与流程

本发明涉及晶体生长，特别涉及一种晶体生长方法、设备及晶体。

背景技术：

1、提拉法生长晶体是一种传统的熔体生长方法，常用来生长熔点较高但不易挥发的晶体材料。它的主要过程包含如下步骤：1、熔料，利用中频电流线圈感应发热的涡流效应使得金属坩埚升温，从而将坩埚内的原料熔化为熔体；2、引晶，将定向好的籽晶插入熔体中，引导熔体结晶的方向性；3、放肩，通过加热功率控制或熔体温度控制，加快晶体结晶速度，使得晶体直径逐步放大；4、等径，控制晶体生长的速率使得晶体毛坯为均匀的圆柱体；5、收尾，待等径部分生长完成后，减小晶体生长速率，使得毛坯直径缩小，直到脱离熔体，降温后取出晶体毛坯。

2、晶体生长的过程中，要求有较稳定的温场条件，如果有较大的变化会导致晶体内部出现包裹物、云层、气泡等宏观缺陷。但随着坩埚内的熔体不断地转化为晶体毛坯，熔体的液面高度会逐步下降，晶体生长的结晶界面及温度梯度自然会出现逐步的变化。目前常见的现象是晶体毛坯收尾段的质量明显要差于放肩段，更容易出现上述的宏观缺陷。

3、针对此问题，现有技术中存在一些采用坩埚微动上升的方案，虽然也有缓解内部缺陷的意图，但由于坩埚内直接盛装了液态的熔体，在运动过程中不可避免的震动会直接影响晶体生长的界面，这样反而使得晶体毛坯质量更差。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种晶体生长方法、设备及晶体，能够解决现有技术中提拉法生长晶体过程中温度梯度变化导致晶体内部出现包裹物、云层、气泡等宏观缺陷的问题。

2、第一方面，提供了一种晶体生长方法，包括：

3、在使用提拉法生长晶体的过程中，控制感应线圈相对坩埚向下移动，并控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照不同的速度移动。

4、可选的，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照不同的速度移动的步骤包括：

5、控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照速度逐渐增加的趋势移动。

6、可选的，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照速度逐渐增加的趋势移动的步骤包括：

7、控制所述感应线圈按照预设加速度进行匀加速运动。

8、可选的，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照速度逐渐增加的趋势移动的步骤包括：

9、当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间达到预设条件时，控制所述感应线圈的速度增加。

10、可选的，当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间达到预设条件时，控制所述感应线圈的速度增加的步骤包括：

11、当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间每增加预设阈值时，控制所述感应线圈的速度增加预设增量；或者

12、当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间达到目标区间时，控制所述感应线圈按照所述目标区间对应的速度进行移动，其中，预先将所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或时间划分为多个目标区间，每个目标区间对应不同的速度，且排列靠后的目标区间对应的速度大于排列靠前的目标区间对应的速度；或者

13、当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间达到目标区间时，控制所述感应线圈按照所述目标区间对应的加速度进行匀加速运动，其中预先将所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或时间划分为多个目标区间，每个目标区间对应不同的加速度，且排列靠后的目标区间对应的加速度大于排列靠前的目标区间对应的加速度。

14、可选的，在使用提拉法生长晶体的过程中，控制感应线圈相对坩埚向下移动的步骤包括：

15、当使用提拉法生长的晶体进入等径阶段后，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动；

16、当所述晶体生长达到设定长度后，停止所述感应线圈的移动。

17、可选的，所述感应线圈相对所述坩埚移动的速度大于或等于0.001mm/h且小于或等于0.1mm/h。

18、第二方面，提供了一种晶体生长设备，包括：

19、生长炉，所述生长炉内具有生长炉腔；

20、坩埚，设置于所述生长炉腔内，所述坩埚内可盛放晶体原料；

21、感应线圈，设置于所述生长炉腔内，且围绕在所述坩埚外部；

22、感应线圈驱动机构，与所述感应线圈连接，可在晶体生长的过程中，驱动所述感应线圈相对所述坩埚按照不同的速度向下移动。

23、可选的，所述感应线圈驱动机构包括：支架、微动平台和运动机构；

24、所述支架设置于所述感应线圈下方，一端与所述感应线圈连接，另一端穿过所述生长炉底部与所述微动平台连接；其中，所述生长炉底部设置有供所述支架穿过的开口；

25、所述微动平台设置于所述生长炉下方，一侧与所述支架连接，另一侧与所述运动机构连接；

26、所述运动机构设置于所述微动平台下方，可带动所述微动平台移动，所述微动平台移动时，可带动所述支架及与所述支架连接的所述感应线圈移动。

27、可选的，所述运动机构与所述微动平台之间通过传动机构连接。

28、可选的，所述晶体生长设备还包括：

29、保温炉膛，设置于所述生长炉腔内，所述坩埚设置于所述保温炉膛内，且所述感应线圈围绕在所述保温炉膛外部。

30、第三方面，提供了一种使用如上所述的晶体生长方法生长的晶体。

31、在本申请实施例中，在使用提拉法生长晶体的过程中，控制感应线圈相对坩埚向下移动，能够平稳地调整金属坩埚与感应线圈的相对位置，以调整坩埚内熔体液面上方的温度变化，使得晶体生长界面的温度梯度与初始状态可以保持一致。并控制感应线圈相对坩埚向下移动的过程中，按照不同的速度移动，能够适应在坩埚内不同位置的温度差变化，使得坩埚内熔体液面在下降初始阶段以及下降到坩埚中部和底部时，都能保持晶体生长所需的温度梯度，避免在晶体生长过程中产生缺陷。利用本申请实施例的方法生长出来的晶体毛坯完整通透，内部无明显的包裹物、云层、气泡等缺陷，极大地提高了毛坯的良品率和材料利用率，从而降低了相关产品的成本。

技术特征：

1.一种晶体生长方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的晶体生长方法，其特征在于，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照不同的速度移动的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照速度逐渐增加的趋势移动的步骤包括：

4.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照速度逐渐增加的趋势移动的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的晶体生长方法，其特征在于，当所述感应线圈相对所述坩埚移动的距离或移动的时间达到预设条件时，控制所述感应线圈的速度增加的步骤包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的晶体生长方法，其特征在于，在使用提拉法生长晶体的过程中，控制感应线圈相对坩埚向下移动的步骤包括：

7.根据权利要求1至5中任一项所述的晶体生长方法，其特征在于，所述感应线圈相对所述坩埚移动的速度大于或等于0.001mm/h且小于或等于0.1mm/h。

8.一种晶体生长设备，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的晶体生长设备，其特征在于，所述感应线圈驱动机构包括：支架、微动平台和运动机构；

10.根据权利要求9所述的晶体生长设备，其特征在于，所述运动机构与所述微动平台之间通过传动机构连接。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的晶体生长设备，其特征在于，所述晶体生长设备还包括：

12.一种使用如权利要求1至7中任一项所述的晶体生长方法生长的晶体。

技术总结
本申请公开了一种晶体生长方法、设备及晶体，涉及晶体生长技术领域，解决现有技术中提拉法生长晶体过程中温度梯度变化导致晶体内部出现包裹物、云层、气泡等宏观缺陷的问题。该晶体生长方法包括：在使用提拉法生长晶体的过程中，控制感应线圈相对坩埚向下移动，并控制所述感应线圈相对所述坩埚向下移动的过程中，按照不同的速度移动。本申请的方案能够平稳地调整坩埚与感应线圈的相对位置，以调整坩埚内熔体液面上方的温度变化，使得晶体生长界面的温度梯度与初始状态可以保持一致，为晶体生长提供持续稳定的温场环境，避免在晶体生长过程中产生缺陷，极大地提高了毛坯的良品率和材料利用率，从而降低了相关产品的成本。

技术研发人员：韩永飞,王欣,刘鹏涛
受保护的技术使用者：北京滨松光子技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13