保温结构及晶体生长炉的制作方法

本发明涉及晶体生长，特别是涉及保温结构及晶体生长炉。

背景技术：

1、在晶体生长炉中，保温结构用于保持炉内热场温度的稳定，参与了炉内热场的形成。蓝宝石晶体、碳化硅晶体等晶体的形貌、生长速度、生长质量极其依赖热场，如果热场稳定，那么晶体的生长品质较高；如果热场不稳定，那么晶体在生长过程中容易产生各种缺陷，导致晶体的生长质量较低，情况严重时还会出现变晶现象，导致无法长出晶体。特别地，大直径单晶的生长时间较长，在生长大直径单晶时，利用保温结构加强热场中低温区的保温，对保证晶体不开裂、维持生长界面温度、保证熔体部局部成核结晶起着极为重要的作用。

2、晶体生长炉包括炉体、炉盖、保温结构、加热装置和坩埚。炉体和炉盖位于最外侧，两者共同围设出炉室，保温结构位于炉室内，加热装置位于保温结构内，坩埚位于加热装置内。坩埚用于盛放晶体生长材料，加热装置用于对坩埚加热以使坩埚内的晶体生长材料达到所需的生长温度。保温结构将坩埚和加热装置围住以使加热装置产生的热量尽量多地留在保温结构内，然而，仍然会有较多的热量通过现有的保温结构以热传导的方式散失到外界，造成热量损失，这导致现有的保温结构的保温性能较差，限制了晶体的生长品质。因此，有必要设计一种具有良好保温性能的保温结构。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种保温结构。该保温结构具有良好的保温性能，有利于加强炉内热场的保温，从而提高晶体的生长质量。

2、为了解决上述问题，本发明提供技术方案如下：

3、一种保温结构，用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括坩埚和用于对坩埚加热的加热装置，包括：内保温体，具有保温腔，用于容纳所述坩埚和所述加热装置；外保温体，套设于所述内保温体外，所述内保温体与所述外保温体之间设有空腔。

4、该保温结构至少具有以下有益效果：

5、该保温结构通过设置空腔，使得保温腔内的一部分将要散失到外界的热量会经过空腔。相比于实心结构，空腔减缓了这些热量的传递速度，提高了保温结构的保温性能，有利于加强炉内热场的保温，从而提高晶体的生长质量，有利于大直径单晶的生长，还能够降低晶体生长炉的能量损耗，提高晶体生长炉的加热效率。而且，空腔的设置改变了保温结构的导热系数，有助于改善保温结构内的温度梯度，从而减少坩埚中的熔汤在晶体生长过程中产生的气泡，提高晶体的生长质量。

6、在其中一个实施例中，所述空腔呈螺旋形。

7、在其中一个实施例中，所述空腔设有多个，多个所述空腔平行地间隔设置。

8、在其中一个实施例中，所述空腔的宽度大于相邻两个所述空腔之间的间隔。

9、在其中一个实施例中，所述内保温体的外壁和/或所述外保温体的内壁上设有凹槽，以在所述内保温体和所述外保温体之间形成所述空腔。

10、在其中一个实施例中，所述内保温体的外壁与所述外保温体的内壁贴合设置。

11、在其中一个实施例中，所述内保温体由碳毡制成，其中：所述内保温体的外壁面涂设有致密材料；及/或，所述内保温体的外壁面硬化处理；及/或，所述内保温体的内壁面涂设有致密材料；及/或，所述内保温体的内壁面硬化处理。

12、在其中一个实施例中，所述内保温体包括保温盖、第一上分体以及第一下分体，所述第一上分体和所述第一下分体组合式设置且均位于所述外保温体内，所述第一上分体、所述第一下分体与所述保温盖共同围设形成所述保温腔；所述第一下分体固设于所述外保温体，所述第一上分体可分离地连接于所述外保温体，所述保温盖盖设于所述第一上分体。

13、在其中一个实施例中，所述空腔的数量至少为两个，其中：至少一个所述空腔位于所述外保温体和所述第一上分体之间，至少一个所述空腔位于所述外保温体和所述第一下分体之间。

14、在其中一个实施例中，所述保温结构应用于蓝宝石晶体生长炉，所述保温结构还包括气体循环装置，所述气体循环装置和所述空腔连通以向所述空腔供给气体，所述气体的温度为t，t满足：1800℃≤t≤2100℃。

15、本发明还提供一种晶体生长炉，该晶体生长炉包括上述的保温结构。

16、因为该晶体生长炉包括上述的保温结构，所以该晶体生长炉具有上述保温结构的技术效果。

技术特征：

1.一种保温结构，用于晶体生长炉，所述晶体生长炉包括坩埚（400）和用于对坩埚（400）加热的加热装置（500），其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的保温结构，其特征在于，所述空腔（211）呈螺旋形。

3.根据权利要求2所述的保温结构，其特征在于，所述空腔（211）设有多个，多个所述空腔（211）平行地间隔设置。

4.根据权利要求3所述的保温结构，其特征在于，所述空腔（211）的宽度大于相邻两个所述空腔（211）之间的间隔。

5.根据权利要求1所述的保温结构，其特征在于，所述内保温体（212）的外壁和/或所述外保温体（213）的内壁上设有凹槽，以在所述内保温体（212）和所述外保温体（213）之间形成所述空腔（211）。

6.根据权利要求5所述的保温结构，其特征在于，所述内保温体（212）的外壁与所述外保温体（213）的内壁贴合设置。

7.根据权利要求5所述的保温结构，其特征在于，所述内保温体（212）由碳毡制成，其中：所述内保温体（212）的外壁面涂设有致密材料；及/或，所述内保温体（212）的外壁面硬化处理；及/或，所述内保温体（212）的内壁面涂设有致密材料；及/或，所述内保温体（212）的内壁面硬化处理。

8.根据权利要求5所述的保温结构，其特征在于，所述内保温体（212）包括保温盖、第一上分体（2121）以及第一下分体（2122），所述第一上分体（2121）和所述第一下分体（2122）组合式设置且均位于所述外保温体（213）内，所述第一上分体（2121）、所述第一下分体（2122）与所述保温盖共同围设形成所述保温腔（2124）；所述第一下分体（2122）固设于所述外保温体（213），所述第一上分体（2121）可分离地连接于所述外保温体（213），所述保温盖盖设于所述第一上分体（2121）。

9.根据权利要求8所述的保温结构，其特征在于，所述空腔（211）的数量至少为两个，其中：至少一个所述空腔（211）位于所述外保温体（213）和所述第一上分体（2121）之间，至少一个所述空腔（211）位于所述外保温体（213）和所述第一下分体（2122）之间。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的保温结构，其特征在于，所述保温结构应用于蓝宝石晶体生长炉，所述保温结构还包括气体循环装置（220），所述气体循环装置（220）和所述空腔（211）连通以向所述空腔（211）供给气体，所述气体的温度为t，t满足：1800℃≤t≤2100℃。

11.一种晶体生长炉，其特征在于，包括权利要求1至权利要求10中任一项所述的保温结构。

技术总结
本发明涉及一种保温结构及晶体生长炉，该保温结构用于晶体生长炉，晶体生长炉包括坩埚和用于对坩埚加热的加热装置，包括：内保温体，具有保温腔；外保温体，套设于内保温体外，内保温体与外保温体之间设有空腔。该保温结构通过设置空腔，使得保温腔内的一部分将要散失到外界的热量会经过空腔。空腔减缓了这些热量的传递速度，提高了保温结构的保温性能，有利于加强炉内热场的保温，从而提高晶体的生长质量，有利于大直径单晶的生长，能够降低晶体生长炉的能量损耗，提高晶体生长炉的加热效率。空腔的设置改变了保温结构的导热系数，有助于改善保温结构内的温度梯度，从而减少坩埚中的熔汤在晶体生长过程中产生的气泡。

技术研发人员：曹建伟,宋建军,欧阳鹏根,石刚
受保护的技术使用者：内蒙古晶环电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19