欢迎光临小豌豆知识网!
当前位置:首页 > 化学技术 > 晶体生长> 一种氮化镓生长加热炉独创技术8709字

一种氮化镓生长加热炉

2020-11-10 15:39:57

  一种氮化镓生长加热炉

  技术领域

  本实用新型涉及氮化镓工业生产装置技术领域,具体涉及一种氮化镓生长加热炉。

  背景技术

  以氮化镓为代表的第三代半导体材料,由于具有宽的禁带,可以发射波长比红外更短的蓝光。同时,氮化镓还具有高电子迁移率、高击穿电压、化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀等特点,非常适合制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝、绿光和紫外光电子器件。因此,氮化镓在半导体发光二极管、激光二极管、紫外探测器以及高能高频电子器件等方面有广阔的应用前景。

  目前氮化镓实验室的生长研究已经较为成熟,但在工业生产中大批量生长获得氮化镓的技术仍存在一定的技术难度,虽然现有技术中包裹市售的也已存在多种的单晶生长设备,但大多都是用于碳化硅等单晶材料的生长,缺乏适用于氮化镓生长的工业生产设备。

  发明内容

  为解决现有技术中存在的问题,本实用新型专利设计了一种能够适用于氮化镓工业生产的生长加热炉,所述氮化镓生长加热炉包括炉体和支撑座,所述炉体设置于支撑座上,所述炉体的最内层为石英炉胆,所述石英炉胆的外侧为加热装置和保温隔热层;所述支撑座包括底板和两端的侧板,所述侧板的底部固定在底板上,所述侧板上开有穿孔,所述石英炉胆的两端分别位于支撑座两端的侧板的穿孔中并通过法兰固定,所述石英炉胆的两端分别为进气端和生长杆插入端,所述进气端连接有进气法兰,所述生长杆插入端连接有封口法兰,所述封口法兰的中部固定有生长杆,并设有排气口。本加热炉使用的生产工艺是以金属镓、氯化氢和氨气为原料在高温条件下,并通入保护气,生产氮化镓。生产时,使用加热装置对石英炉胆进行加热,达到氮化镓反应所需温度后,由进气法兰连接各进气管向炉体内通入反应气,生长杆上设有氮化镓生长衬底材料,反应得到的氮化镓晶体在生长杆上生长累积,反应完毕的废气由封口法兰的排气口排出,排气口连接废气处理装置,对排出的废气进行处理。

  进一步的,所述石英炉胆外侧的加热装置包括多段功率不同的加热电阻,所述加热电阻排列缠绕在石英炉胆的外侧,所述保温隔热层由内到位依次为石棉层和不锈钢外壳,所述不锈钢外壳的两端分别缠绕有一圈不锈钢箍带。多段功率不同的加热电阻对石英炉胆进行加热,使炉胆内形成不同的温区,满足氮化镓生产过程中不同的温度要求。石棉层和不锈钢外壳主要起到保温隔热和保护炉体内部结构的作用。

  进一步的,所述支撑座的两端的侧板的相对外侧面的穿孔处分别固定有固定法兰,所述石英炉胆的两端分别设置有连接法兰,所述连接法兰与石英炉胆的端部之间设有密封胶圈,所述石英炉胆两端的连接法兰分别与支撑座两端的侧板的固定法兰连接,两端的连接法兰向内挤压住石英炉胆的两端。石英炉胆两端的连接法兰分别通过与两端的侧板的固定法兰连接后挤压住石英炉胆的两端,完成石英炉胆与连接法兰的紧密连接。两端的连接法兰还分别用于连接进气法兰和封口法兰。

  进一步的,所述进气法兰上开有多个进气穿孔,每个进气穿孔在进气法兰的外侧固定有进气接头,分别用于连接不同的气源,向炉体内输入反应气。

  进一步的,所述石英炉胆为透明石英管,所述透明石英管在炉体的进气端裸露一段管体。通过裸露的透明石英管可以观察到石英管内的氮化镓的生长情况。

  进一步的,所述炉体的外侧设置有保护箱,所述保护箱连接在支撑座的侧板和底板上,所述炉体的底部通过支撑架设置在支撑座的底板上。保护箱主要用于对炉体的保护和隔热。

  进一步的,所述石英炉胆的外侧的两端分别缠绕有一圈支撑抱箍,所述支撑抱箍上对称的设置有多个短柱,所述石英炉胆两端的支撑抱箍上对应的短柱间连接有支撑杆,所述加热电阻缠绕在支撑杆上且不与石英炉胆接触。

  本实用新型专利设计的氮化镓生长加热炉具有以下进步,首先,为工业生产氮化镓提供了可靠的生产设备,填补了现有技术的空白;再者,炉体选用耐高温的石英管作为炉胆,并设置了多段功率不同的加热电阻对石英炉胆进行加热,使炉体的炉膛内形成多个温区,不同的温区可更好的满足氮化镓生产过程中不同阶段及炉体内不同位置对温度的要求,生产效率高。

  附图说明

  图1是本实用新型专利氮化镓生长加热炉的结构示意图

  图2是本实用新型专利氮化镓生长加热炉延横向中轴线的切面图

  附图标记说明

  图中,1炉体、3进气法兰、4封口法兰、11石英炉胆、12石棉层、13不锈钢外壳、14加热电阻、15不锈钢箍带、21底板、22侧板、23支撑架、24前箱体板、31进气接头、41生长杆、42排气口、111连接法兰、112支撑杆、141加热电阻接线、211固定法兰

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

  如图1~2所示,本实用新型专利设计的一种氮化镓生长加热炉的一种实施例,包括炉体1及支撑座,支撑座包括底板21及其两端的侧板22,两侧板22的底部分别固定在底板21的两端。炉体1的下侧通过支撑架13设置在底板21上。支撑座上罩有箱体,箱体由前后箱体板和上箱体板组成,上箱体板为一块整板,两端分别与两侧板22的顶部固定连接,前箱体板21和后箱体板分别设有两块,并分别铰接在两侧的侧板22上。两侧板22上分别开有穿孔,两侧板22的相对外侧面上在穿孔处分别安装有固定法兰211。

  炉体1的最内侧是石英炉胆11,石英炉胆11为透明的石英管,石英炉胆11的长度与支撑座整体的长度相同,其两端分别位于两侧板22的穿孔中,并且石英炉胆11的外径与穿孔的直径相同。石英炉胆11的两侧分别设置有连接法兰111,两侧的连接法兰111分别固定连接在两侧板22的固定法兰211上,两侧的连接法兰111向内共同挤压,夹住石英炉胆11,在连接法兰111与石英炉胆11的端部之间压有密封胶圈进行密封。

  石英炉胆11的外表面的两端分别缠有支撑抱箍,每个支撑抱箍上对称的设置有六个短柱,两支撑抱箍之间位于同一直线的短柱上设有支撑杆112,在支撑杆112上缠绕有加热电阻14,并且加热电阻14不与石英炉胆11的外表面接触。石英炉胆11外延其长度方向布置缠绕有多段不同功率的加热电阻14,多段加热电阻14使石英炉胆11的内部形成从400℃到1100℃的五个不同的加热温区。

  加热电阻14的外侧包裹有一层不小于200mm厚的石棉层12,石棉层12的外侧包有一层2mm厚的不锈钢外壳13,石棉层12和不锈钢外壳13共同构成炉体1的保温隔热层,不锈钢外壳13外侧的两端分别缠有一圈不锈钢箍带15。多段加热电阻14在不锈钢外壳13的外侧露出加热电阻接线141,并连接电源。

  石英炉胆11的长度大于保温隔热层的长度,在保温隔热层的两端分别露出15cm的裸露段。

  炉体1的两端分别为进气端和生长杆插入端,炉体1内的五个加热温区的温度由进气端向生长杆插入端依次升高。进气端的石英炉胆11的连接法兰上连接有进气法兰3,进气法兰3通过紧固卡扣固定在连接法兰上。进气法兰3上设置有4个穿孔,并在外侧面分别设有进气接头31。生长杆插入端的石英炉胆11的连接法兰上连接有封口法兰4,封口法兰4的中部固定有生长杆41,同时在封口法兰4上开有排气口42,排气口42用于连接废气处理装置。

  上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已,不能以此限定本发明创造的实施范围,即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰,皆仍属于本发明创造涵盖的范围。

《一种氮化镓生长加热炉.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式(或pdf格式)