一种锗区熔提纯系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 206887196 U(45)授权公告日 2018.01.16

(21)申请号 201720675276.9(22)申请日 2017.06.12

(73)专利权人 昆明汇泉高纯半导材料有限公司

地址 650300 云南省昆明市安宁市温泉镇

白塔村(72)发明人 唐安泰　李建平　孙辉　(51)Int.Cl.

C22B 41/00(2006.01)C22B 9/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

CN 206887196 U(54)实用新型名称

一种锗区熔提纯系统(57)摘要

本实用新型涉及金属材料加工领域。目的是提供一种高效、高质量的锗区熔提纯系统。本实

该锗区熔提纯系统用新型所采用的技术方案是：

包括高频主机、控制器、操作台和换气装置，所述操作台包括多个工位，所述工位包括底座、移动组件、加热线圈组、石英管和石英舟。所述多个工位平行设置，所述加热线圈组包括母线和多个子线圈，所述母线的两端各固定一个子线圈，其他子线圈与母线之间为可移动连接，且相邻的两个子线圈间设置可调节长度的定位组件。所述母线与移动组件间设置连接杆；所述石英舟的两端内侧的端面上分别设置不同的凸棱标记。本实用新型提纯效率高、效果好，能够通过纯化程度灵活调整熔区宽度。

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权　利　要　求　书

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1.一种锗区熔提纯系统，包括高频主机、控制器、操作台（1）和换气装置，所述操作台（1）包括多个工位，所述工位包括底座（2）、移动组件、加热线圈组、石英管（3）和石英舟；其特征在于：所述多个工位平行设置，所述加热线圈组包括母线（4）和多个子线圈（5），所述母线（4）的两端各固定一个子线圈（5），中间的子线圈（5）与母线（4）之间为可移动连接，且相邻的两个子线圈（5）间设置可伸缩的定位组件；所述母线（4）与移动组件间设置连接杆（6）；所述石英舟的两端内侧的端面上分别设置不同的凸棱标记。

2.根据权利要求1所述的锗区熔提纯系统，其特征在于：所述的底座（2）与操作台（1）平面呈2～5°夹角，所述加热线圈组的移动方向为由低向高移动。

3.根据权利要求1所述的锗区熔提纯系统，其特征在于：所述的移动组件包括固定在底座（2）上的丝杆（7），所述丝杆（7）上设置带有螺纹孔的滑块（8），所述滑块（8）与母线（4）通过连接杆（6）形成固定，所述丝杆（7）由电机驱动。

4.根据权利要求1所述的锗区熔提纯系统，其特征在于：所述的子线圈（5）设置4～8个。5.根据权利要求1所述的锗区熔提纯系统，其特征在于：所述的定位组件包括第一绝缘固定条（9）和第二绝缘固定条（10），所述第一绝缘固定条（9）的一端固定在子线圈（5）上，另一端设置插杆；所述第二绝缘固定条（10）的一端固定在相邻子线圈（5）上，第二绝缘固定条（10）上均匀设置多个定位插孔（11）。

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说　明　书一种锗区熔提纯系统

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技术领域

[0001]本实用新型属于金属材料加工领域，具体涉及一种锗区熔提纯系统。

背景技术

[0002]锗具有半导体性质，高纯度的锗最常用在半导体之中，用来制造晶体管，对固体物理和固体电子学的发展有重要作用。在金属锗的加工工艺中，一般采用区域熔炼法对高纯金属进行提纯，通常的做法是把金属锭放入石英玻璃管内，管口设置进气管，把保护气体充入石英玻璃管内，然后对金属锭进行局部加热，利用液态金属与杂质元素之间的分配系数不同，使得杂质元素富集在金属锭的两端，以达到提纯的目的。[0003]在提纯过程中，熔区的宽度不仅影响提纯的效率，还会影响提纯的效果。现有技术的提纯设备通常由高频主机、控制器、石英管、石英舟和加热线圈等部分组成，通过移动加热线圈实现区熔提纯。这些提纯设备中受加热线圈宽度和数量的，提纯效率较低，提纯效果难以保证。

发明内容

[0004]本实用新型的目的是提供一种高效、高质量的锗区熔提纯系统。[0005]为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种锗区熔提纯系统，包括高频主机、控制器、操作台和换气装置，所述操作台包括多个工位，所述工位包括底座、移动组件、加热线圈组、石英管和石英舟；所述多个工位平行设置，所述加热线圈组包括母线和多个子线圈，所述母线的两端各固定一个子线圈，中间的子线圈与母线之间为可移动连接，且相邻的两个子线圈间设置可伸缩的定位组件；所述母线与移动组件间设置连接杆；所述石英舟的两端内侧的端面上分别设置不同的凸棱标记。[0006]优选的：所述的底座与操作台平面呈2～5°夹角，所述加热线圈组的移动方向为由低向高移动。

[0007]优选的：所述的移动组件包括固定在底座上的丝杆，所述丝杆上设置带有螺纹孔的滑块，所述滑块与母线通过连接杆形成固定，所述丝杆由电机驱动。[0008]优选的：所述的子线圈设置4～8个。[0009]优选的：所述的定位组件包括第一绝缘固定条和第二绝缘固定条，所述第一绝缘固定条的一端固定在子线圈上，另一端设置插杆；所述第二绝缘固定条的一端固定在相邻子线圈上，第二绝缘固定条上均匀设置多个定位插孔。[0010]本实用新型具有以下有益效果：提纯效率高、效果好，能够通过纯化程度灵活调整熔区宽度。具体来说，本实用新型通过将加热线圈组设置为母线和子线圈结构，并使中部的子线圈能够在母线上移动，这样可以通过调整子线圈间的距离，实现对熔区宽度的调整。熔区的宽度会影响提纯的效果，熔区较宽有利于提高纯化的效率，较窄则有利于最终的杂质分布，即纯化效果。本实用新型可以根据锗块的具体情况灵活调整熔区宽度，先宽后窄，使提纯的效率更高、效果更好。同时，在石英舟的两端设置不同的凸棱标记有利于分辨锗块的

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首尾，在进行多次提纯时，需要保持锗块的首尾一致，如果调转方向，则会导致提纯效果大打折扣。这样在多次提纯期间如果取出了锗块，在重新放入时就可根据两端标记的形状判断首尾，避免放反。附图说明

[0011]图1为本实用新型的结构示意图；[0012]图2为工位提纯初期的结构示意图；[0013]图3为工位提纯后期的结构示意图；[0014]图4为图3中A部的放大图；[0015]图5为图4中B部的放大图。

具体实施方式

[0016]如图1所示的一种锗区熔提纯系统，包括高频主机、控制器、操作台1和换气装置，此为现有技术（图中为示出），在此不作赘述。所述操作台1包括多个工位，所述多个工位平行设置，各个工位的加热线圈组移动方向一致。这样有效节约了设备占地，使多个工位同时工作、互不干扰，有利于提高提纯效率。为预防锗在提纯过程中出现质量迁移，所述的底座2与操作台1平面呈2～5°夹角，所述加热线圈组的移动方向为由水平高度较低的一端移向较高的一端。即水平高度较低的一端为提纯锗块的头部，较高一端为提纯锗块的尾部，这样可以克服锗块的熔体和固体之间密度不同而引起的高度差。[0017]如图2所示，所述工位包括底座2、移动组件、加热线圈组、石英管3和石英舟，这里的移动组件是指能够使加热线圈组与石英管3之间形成相对位移的部件。所述移动组件通常采用区熔小车来实现，即石英管3的下方设置区熔小车，加热线圈组设置在区熔小车上并悬空环绕在石英管3外部，通过移动区熔小车实现移动。更好的是：所述的移动组件包括固定在底座2上的丝杆7，所述丝杆7上设置带有螺纹孔的滑块8，所述滑块8与母线4通过连接杆6形成固定，所述丝杆7由电机驱动。这样使加热线圈组的移动速度更易于控制，即更有利于控制熔区的移动速度。[0018]如图2、3所示，所述加热线圈组包括母线4和多个子线圈5，所述的子线圈5设置4～8个，图中设置了4个，子线圈5的数目是根据石英舟的长度和熔区适宜宽度计算得来的，数量过多或过少都难以达到提高纯化效率，增强纯化效果的目的。所述母线4的两端各固定一个子线圈5，中间的子线圈5与母线4之间为可移动连接。这里的可移动连接是指中间的子线圈5能够在母线4上移动，使多个子线圈组合构成不同数量加热线圈，以调节熔区的宽度。图2为提纯前期采用的宽熔区结构，图3为提纯后期采用的窄熔区结构。这种可移动连接可以通过多种方式实现，例如母线4上设置可供子线圈5来回滑动的凹槽，子线圈5与母线4接触的部位设置滑座，所述滑座上设置与凹槽相匹配的凸块。或者母线4上设置与子线圈5外径相一致的滑槽，子线圈5插入滑槽的部分可以沿母线4长度方向滑动。[0019]为了使提纯过程中子线圈5的位置相对固定，所述相邻的两个子线圈5间设置可伸缩的定位组件，这里的定位组件也可以通过多种方式实现。例如，所述定位组件为一根绝缘绳，所述绝缘绳的两端分别系在相邻的两个子线圈5上，通过调整绝缘绳的长度实现不同长度的定位。或者所述定位组件包括绝缘的粘扣子带和粘扣母带，所述粘扣母带上设置细小

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柔软的纤维并固定在一个子线圈5上，所述粘扣子带上设置较硬带钩的刺毛并固定在与之相邻的子线圈5上，通过将粘扣子带固定在粘扣母带的不同部位实现不同长度的定位。更好的是：如图4、5所示，所述的定位组件包括第一绝缘固定条9和第二绝缘固定条10，所述第一绝缘固定条9的一端固定在子线圈5上，另一端设置插杆；所述第二绝缘固定条10的一端固定在相邻子线圈5上，第二绝缘固定条10上均匀设置多个定位插孔11。由于工位的底板是有一定倾斜角度的，因此子线圈5会在自身重力作用下发生一定程度移动，绝缘绳和绝缘粘口贴都不够稳定，影响提纯效果。相较而言，将第一绝缘固定条9上的插杆插入第二绝缘固定条10上的插孔11内，形成的定位更加牢固、稳定。[0020]在锗的多次提纯过程中，需要保持锗块的首尾一致，如果调转方向，则会导致提纯效果大打折扣。因此，所述石英舟的两端内侧的端面上分别设置不同的凸棱标记（图中为示出），这里的凸棱标记可以是多种，例如“+”和“-”或者“*”和“/”等，只要两种标记图案不同能够区分即可。锗块在提纯过程中在熔体状态和固体状态间反复转换，其两端端面会形成与石英舟上标记一致的凹痕，这样将锗块取出再放入时，可以根据端面的标记确定头尾，避免放反。

[0021]本实用新型在使用时，先对要提纯的材料进行检测，选择并设置适宜的熔区宽度，一般提纯前期的熔区宽度较大，即材料中杂质含量较高时适合将多个子线圈5组成一个熔区。然后控制器启动电机使加热线圈组由水平高度较低的一端缓慢移向较高的一端，进行纯化过程。纯化完成后，调整子线圈5之间的间距，使熔区宽度逐渐变窄，提纯后期由一个子线圈5构成一个熔区时，可以实现多个热熔区同时进行区熔提纯，既提高了提纯效率，又在窄熔区的影响下增强了提纯效果。

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图1

图2

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图3

图4

图5

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