[其他]浮力提拉單晶爐

無效

• 申請號: 85100701
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100701A
• 公開（公告）日: 1986-08-06
• 發明（設計）人: 施仲堅
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20
• 代理公司: 中國科學院聲學研究所專利辦公室
• 代理人: 劉文意

本發明屬于用來提拉單晶的裝置。

浮力提拉單晶爐（代號FTD），是一種新型的單晶爐，用于單晶的提拉法生長。通常采用的提拉單晶爐是機械式（丁、CZOChralski，Z，phys，chem，92（1918），219），稱為恰氏提拉法。它采用蝸輪、蝸桿、齒輪等機械減速、變速、換向裝置，動力用馬達實現提拉動作的;以及以J·C·Brice在1969年于“英國物理雜志E”上發表的名為提拉法生長晶體的液壓汽動裝置文章中所提到的液壓式，它采用了高壓液泵，高壓包活塞等液壓系統實現提拉動作。但這些爐子有一定不足，如造價高、振動大，籽晶桿不能進行水平方位的二維調節等。

本發明的目的在于獲得一種造價低，振動小，容易控制以及可以作水平二維調節的提拉單晶爐。

FTD是利用浮力提升原理，其浮力是來自液體如普通的自來水對載有籽晶桿的浮體的作用，控制水位實現提拉動作。在這樣一個系統中，提拉的拉速控制變成水流量的控制，對此一個方法是采用固定壓差而改變閥門截面的操作，另一個方法是固定閥門截面而改變壓差的操作，對于前一個方法，考慮到水密與重復性的要求，閥門設計為針型結構，如圖2所示，其中（15）是閥門，（14）是閥針。當閥針旋開，水開始流動，假定水作理想流體的穩定流動，可以求得水通過閥門所打開的環形截面的流動量為：

Q＝Ah_x+Bh²_x

其中h_x為閥針移動的距離。

A = ( gH ) 1 2 · 2 π r 0 2 h 0 ]]> B = - ( 2 gH ) 1 2 · π r 0 2 h 0 2 ]]>

這里H為壓差，g為重力加速度，r₀為閥門半徑，h₀為閥針端頭的有效長度，于是，如果在閥針手輪的園周方向作等分刻尺，稱為閥位，它將與拉速成二次曲線的函數關系。

FTD由于設計了軟軸，允許籽晶桿支座連同籽晶桿可以在垂直于提拉方向的水平平面里作二維的調節移動。

FTD經歷了十多年的生產考驗，生長過LN、LT、BGO、BSO、ZN、BNN、PMO、GMO、KLS、KN以及TeO₂等單晶，已研制至第七型。

本發明所提供的單晶爐，克服了機械式，液壓式爐子所存在的振動大的缺陷，特別突出的是，本發明具有可以進行二維調節提拉單晶的爐子，並且具有提拉速度可在0.5～150毫米/小時范圍內作連續調節。其不定度小于5%，它的籽晶桿調節幅度在±20毫米，晶轉速度為0～96轉/分范圍內可連續調節等方面的特點。由于本發明所用的均為普通器件，因此它還具有結構簡單，價格低廉的優點。

本發明所提供的結構由圖1和圖2給出，圖1是結構圖，圖2是閥門原理圖。

本發明所提供的實施例，其主要結構包括有：自來水閥門（1）不斷地注入稱為穩壓器（5）的夾層玻璃杯里，它保持一定的水位，來自其中的水，經過閥門（2）滴入連通管（6），然后流入容器（7）里，加以導向的浮箱（8）載著一個馬達（9）隨著向上升起，起了提拉作用。馬達（9）通過一根軟軸（11）轉動籽晶桿（12），籽晶桿（12）由支座（13）導向，這樣就完成了提拉法的二維動作要領-邊轉邊拉。閥門（8）用于控制大流量供水，從而達到快升。閥門（4）用于控制大流量排水，達到快降的作用。