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公开(公告)号：CN106435711B
公开(公告)日：2019-04-12
申请号：CN201610854677.0
申请日：2016-09-27
申请人： 西安交通大学
IPC分类号： C30B15/00
摘要： 本发明公开了一种通过化学热沉强化冷却技术实现晶体快速生长的单晶炉，主要涉及输送反应物并在其内部进行化学吸热反应的反应装置。该反应装置由石墨筒和反应筒组成。反应筒采用惰性材料制成。反应物由进口通入，在高温下的反应筒中发生化学吸热反应，降低反应装置表面及其附近氩气区域的温度，快速移除晶体表面的热量，反应不完全的反应物和反应产物由出口排出炉体。本单晶炉结构设计合理，反应物在反应装置中发生反应，能够避免反应过程中炉体内杂质的引入。本发明装置通过化学吸热反应强化冷却生长中的晶体，快速移除晶体表面的热量，显著提升晶体内部的轴向温度梯度，从而提高晶体的生长速度，达到降低晶体制备成本的目的。
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公开(公告)号：CN105603520A
公开(公告)日：2016-05-25
申请号：CN201610037736.5
申请日：2016-01-20
申请人： 西安交通大学
摘要： 本发明公开了一种高速单晶生长装置及方法，主要涉及一种晶体冷却方式和输送反应物进行化学反应的反应筒。该反应筒采用耐高温材料，由进气筒和排气筒组成。进气筒开设有通道，通入参与反应的反应物和保护气体。反应物经由进气筒后，喷射到生长中的高温晶体表面，发生化学反应吸热，快速移除晶体表面的热量。排气筒用于将反应不完全的反应物以及反应产物气体排出炉体。进气筒和排气筒连为一个整体，固定在炉壁上。本发明首次将化学吸热反应应用于晶体生长中的强化冷却，能够快速移除晶体表面的热量，显著提升晶体内部的轴向温度梯度，从而提高晶体的生长速度。
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公开(公告)号：CN105586635B
公开(公告)日：2018-07-17
申请号：CN201610038089.X
申请日：2016-01-20
申请人： 西安交通大学
摘要： 一种铸锭快速凝固的装置及方法，该装置主要包括底部热交换台，以及依次设置在底部热交换台上的石墨坩埚和石英坩埚；底部热交换台与石墨坩埚之间还设置有具有中空腔体的化学吸热反应换热器，且化学吸热反应换热器上设置有与其中空腔体相连通的进气口和排气口。该方法利用化学吸热反应换热器在铸锭生长过程中向化学吸热反应换热器中通入反应物，反应物在高温下发生化学吸热反应，从坩埚底部吸收大量热量，达到迅速冷却坩埚内的铸锭的目的。本发明相比于传统的气冷或水冷的吸热方式，化学吸热反应具有更大的热量吸收能力，可迅速冷却铸锭，提高铸锭凝固速度，同时在长晶初期可保证坩埚底部维持一定的过冷度，防止底部籽晶被熔化，进而提高晶体质量。
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公开(公告)号：CN106435711A
公开(公告)日：2017-02-22
申请号：CN201610854677.0
申请日：2016-09-27
申请人： 西安交通大学
IPC分类号： C30B15/00
CPC分类号： C30B15/00
摘要： 本发明公开了一种通过化学热沉强化冷却技术实现晶体快速生长的单晶炉，主要涉及输送反应物并在其内部进行化学吸热反应的反应装置。该反应装置由石墨筒和反应筒组成。反应筒采用惰性材料制成。反应物由进口通入，在高温下的反应筒中发生化学吸热反应，降低反应装置表面及其附近氩气区域的温度，快速移除晶体表面的热量，反应不完全的反应物和反应产物由出口排出炉体。本单晶炉结构设计合理，反应物在反应装置中发生反应，能够避免反应过程中炉体内杂质的引入。本发明装置通过化学吸热反应强化冷却生长中的晶体，快速移除晶体表面的热量，显著提升晶体内部的轴向温度梯度，从而提高晶体的生长速度，达到降低晶体制备成本的目的。
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公开(公告)号：CN105442037A
公开(公告)日：2016-03-30
申请号：CN201510900956.1
申请日：2015-12-08
申请人： 西安交通大学
摘要： 本发明公开了一种高速单晶生长装置，其特点为在坩埚上方设有导流筒，导流筒在三相点附近的形状经特殊设计以控制凝固界面上方的热流方向；在导流筒内设置水冷套以强化晶体侧的传热。本发明通过设计导流筒结构，能够使水冷套长度延伸到固液界面附近，相比于传统水冷套设计能大幅强化晶体侧的散热能力，进而提高晶体提拉速度；同时克服因水冷套过于靠近固液界面导致固液界面凹度增大的技术难点，在整个拉晶过程中均能获得较为平坦的凝固界面形状，且晶体内热应力值也控制在较低水平。因此采用本发明有利于快速提拉出高品质的单晶。
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公开(公告)号：CN105603520B
公开(公告)日：2018-10-30
申请号：CN201610037736.5
申请日：2016-01-20
申请人： 西安交通大学
摘要： 本发明公开了一种高速单晶生长装置及方法，主要涉及一种晶体冷却方式和输送反应物进行化学反应的反应筒。该反应筒采用耐高温材料，由进气筒和排气筒组成。进气筒开设有通道，通入参与反应的反应物和保护气体。反应物经由进气筒后，喷射到生长中的高温晶体表面，发生化学反应吸热，快速移除晶体表面的热量。排气筒用于将反应不完全的反应物以及反应产物气体排出炉体。进气筒和排气筒连为一个整体，固定在炉壁上。本发明首次将化学吸热反应应用于晶体生长中的强化冷却，能够快速移除晶体表面的热量，显著提升晶体内部的轴向温度梯度，从而提高晶体的生长速度。
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公开(公告)号：CN105586635A
公开(公告)日：2016-05-18
申请号：CN201610038089.X
申请日：2016-01-20
申请人： 西安交通大学
摘要： 一种铸锭快速凝固的装置及方法，该装置主要包括底部热交换台，以及依次设置在底部热交换台上的石墨坩埚和石英坩埚；底部热交换台与石墨坩埚之间还设置有具有中空腔体的化学吸热反应换热器，且化学吸热反应换热器上设置有与其中空腔体相连通的进气口和排气口。该方法利用化学吸热反应换热器在铸锭生长过程中向化学吸热反应换热器中通入反应物，反应物在高温下发生化学吸热反应，从坩埚底部吸收大量热量，达到迅速冷却坩埚内的铸锭的目的。本发明相比于传统的气冷或水冷的吸热方式，化学吸热反应具有更大的热量吸收能力，可迅速冷却铸锭，提高铸锭凝固速度，同时在长晶初期可保证坩埚底部维持一定的过冷度，防止底部籽晶被熔化，进而提高晶体质量。
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公开(公告)号：CN205295534U
公开(公告)日：2016-06-08
申请号：CN201521013702.X
申请日：2015-12-08
申请人： 西安交通大学
摘要： 本实用新型公开了一种高速单晶生长装置，其特点为在坩埚上方设有导流筒，导流筒在三相点附近的形状经特殊设计以控制凝固界面上方的热流方向；在导流筒内设置水冷套以强化晶体侧的传热。本实用新型通过设计导流筒结构，能够使水冷套长度延伸到固液界面附近，相比于传统水冷套设计能大幅强化晶体侧的散热能力，进而提高晶体提拉速度；同时克服因水冷套过于靠近固液界面导致固液界面凹度增大的技术难点，在整个拉晶过程中均能获得较为平坦的凝固界面形状，且晶体内热应力值也控制在较低水平。因此采用本实用新型有利于快速提拉出高品质的单晶。
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