ICS25.180.10 K61 备案号：21734—2007 中华人民共和国机械行业标准 JB/T10789—2007 高压晶体炉 TDR-GY系列液封直拉法高压晶体炉 Highpressurecrystal growingfurnaces -TDR-GY-series high pressure crystal growing furnaces by liquid- encapsulatedczochralskimethod 2008-02-01实施 2007-08-28发布 中华人民共和国国家发展和改革委员会发布 JB/T10789—2007 目 次 前言 1范围. 规范性引用文件 3术语和定义 4产品分类 4.1 品种和规格 4.2 4.3 主要参数， 5技术要求.. 5.1 一般要求， 5.2 对设计和制造的补充要求 5.3 性能要求 成套要求， 5.4 试验方法. 6.1 压升率的测量 炉温均匀度的测量. 6.2 6.3 加热能力和热炉抽气能力试验 6.4 运动参数相对偏差的测量 6.5 速度百分偏差的测量 6.6 爬行量的测量. 6.7 晶体直径偏差的测量 检验规则. 7 标志、包装、运输和贮存 8 9 订购与供货 JB/T10789—2007 前言 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业电热设备标准化技术委员会（SAC/TC121）归口。 本标准起草单位：西安理工大学晶体生长设备研究所。 本标准起草人：陈巨才、赵秦延。 本标准为首次发布。 ⅡI JB/T10789—2007 高压晶体炉TDR-GY系列液封直拉法高压晶体炉 1范围 本标准规定了对TDR-GY系列液封直拉法高压晶体炉（以下简称高压晶体炉）的各项要求，包括 品种规格、技术性能及订购和供货等。 本标准适用于液封直拉法拉制II-V族（或II-VI族）化合物单晶的高压晶体炉。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的 修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB150一1998钢制压力容器 GB3095一1996环境空气质量标准 GB/T2900.23电工术语工业电热设备（GB/T2900.23—1995，neqIEC60050-841：1983） GB/T10066.1—2004电热设备的试验方法第1部分：通用部分（EC60398：1999，Industrial electroheatinginstallations-Generaltestmethods，MOD) GB/T10066.4—2004电热设备的试验方法第4部分：间接电阻炉（IEC60397：1994，NEQ） GB/T10067.1一2005电热装置基本技术条件第1部分：通用部分 GB/T10067.4—2005电热装置基本技术条件第4部分：间接电阻炉 JB/T9691一1999电热设备产品型号编制方法 3术语和定义 GB/T2900.23、GB/T10066.4中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 高压晶体炉highpressurecrystalgrowingfurnace 在保护气氛高压（通常为9.6MPa）条件下，采用高纯石墨电阻加热元件，将II-V族或II-VI族元 素材料合成熔化，以液封直拉法（LEC法）从熔体中拉制化合物单晶材料的工业电热装置。 3.2 直拉法czochralskimethod 又称引上法、切克劳斯基法。把高纯的多晶材料放在埚内并加热使之熔化，用固定在提拉轴上的 籽晶与熔融的材料相熔接，然后以一定的速度垂直向上提拉，晶体便在籽晶下端沿已确定晶向方向 定向生长。 注：是生长单晶最常用的方法。 3.3 液封直拉法liquid-encapsulatedczochralskimethod 在密闭的高压气氛条件下，采用某种化合物液体（液封剂）密封技术，以直拉法拉制晶体。 注：该法通常以LEC法表示，是生长化合物单晶的一种重要方法。 3. 4 磁场直拉系统magneticfieldczochralskisystem（MCS） 利用直拉法晶体炉的外加强磁场控制晶体生长过程中因生长界面上的温度波动和杂质分凝而在晶 1 JB/T10789—2007 体内形成杂质浓度不均匀（条纹一striation），起抑制熔体热对流、熔体温度波动、控制晶体内杂质含 量与分布、生长条纹等作用的工作方式， 外加强磁场按照磁场相对于拉制方向有横向磁场法和纵向磁场法。 3.5 籽晶轴seedshaft 实现晶体生长提拉的运动杆件，用于固定已确定晶向的籽晶夹持机构。 3.6 埚轴crucibleshaft 实现晶体生长熔池液面自动跟踪的运动杆件，用于固定并支撑埚及合成材料熔液。 3.7 晶体直径控制crystaldiametercontrol 采用PID程序或类似自动控制程序对晶体生长过程中的直径尺寸进行控制的一种方式。 3.8 称重法控径diametercontrolbyweighingmethod 晶体生长过程中，通过称重传感器采集生长晶体的实际重量与假定时间段内晶体重量增量，计算机 依据设定程序，间接得出晶体直径，将晶体直径与假设直径进行比较，继而达到控制温度，调整晶体生 长速率，实现晶体等直径生长。这种称重法通常称为上称重法。 3.9 掺杂剂装置dopantfixture 实现掺杂工艺目的的装置。在晶体生长过程中，掺人半导体材料的非本体元素、合金或化合物痕量 （杂质）来控制半导体电子和空穴密度，以改变导电类型、调节电阻率的方法称作掺杂。 注：这里的掺杂仅指的是生长晶体时进行的过程，不包括多晶制造时进行或者在生长单晶后用中子照射过程。 3.10 工作室尺寸dimensionsofworkingchamber 高压晶体炉设计时规定并在图样上标明的晶体生长室的空间尺寸，用其内径和高度表示。 3.11 熔料量chargecapacity 高压晶体炉设计时规定的每炉次一次最大的装料量，不包括拉晶过程中添加的量。 3.12 晶体的等径部分isodiamterpartofcrystal 晶体拉制过程中，自转肩后从投入等径控制开始到等径控制结束的那一部分晶体。 3.13 工作温度workingtemperature 高压晶体炉设计时规定的合成材料熔化及单晶从熔液中生长允许使用的温度范围。 3.14 最高加热温度maximumheatingtemperature 高压晶体炉设计时规定的能够满足对加热系统（石墨加热器、石墨埚杆、石墨埚托、石墨及其 屏蔽保温系统）进行预先熳烧处理目的而需达到的加热温度。 3.15 工作区workingzone 能够实现炉温稳定度控制要求的区域。通常指正常拉晶条件下加热器内液面（埚位）附近的区 域。 2 JB/T10789—2007 4产品分类 4.1 品种和规格 高压晶体炉按工作室内径尺寸分为多个品种，如表1所示。 表1 单位：cm 品种代号 工作室内径 TDR-GY30 30 TDR-GY30S 30 TDR-GY35S 35 TDR-GY65 65 4.2型号 按JB/T9691规定高压晶体炉的型号编写如下： D R 企业代号 工作室内径，单位为cm 改型代号 电阻加热 单晶炉 特种电炉 4.3主要参数 在企业产品标准中对各个型号的高压晶体炉应分别列出以下各项参数： a）电源电压，单位为V； b）电源频率，单位为Hz； c）电源相数； d）晶体直径，单位为mm； e）熔料量，单位为kg； f）工作室尺寸（直径×长度），单位为mm； g）额定功率，单位为kW； h）工作温度，单位为℃； i）最高加热温度，单位为℃； j）炉温稳定度，单位为℃； k）炉温均匀度，单位为℃； 1）工作电压，单位为V； m）极限真空度，单位为Pa； n）工作真空度，单位为Pa； o）压升率，单位为Pa/h； p）空炉抽空时间，单位为h； q）充气压力，单位为Pa； r）籽晶拉速范围，单位为mm/min； s）籽晶在炉内有效行程，单位为mm； 3 JB/T10789-2007 t）籽晶转速范围，单位为r/min； u）埚升速范围，单位为mm/min； v）埚转速范围，单位为r/min； w）埚在炉内有效行程，单位为mm； x）气体耗量，单位为L/h； y）水耗，单位为m²/h； z）炉体重量，单位为t； aa）主机外形尺寸，单位为mm； ab）备用电源（UPS）： 容量，单位为kVA；额定功率，单位为kW；时间，单位为s； ac）外加磁场： 磁场强度，单位为A/m。 5技术要求 5.1一般要求 高压晶体炉应符合GB/T10067.4—2005中第5章的规定。 5.2对设计和制造的补充要求 5.2.1总体要求 高压晶体炉主要由主机（包括炉体、籽晶提拉及旋转系统、埚上升及旋转系统）以及抽气系统、 充气系统、液压系统、水冷系统、加热电路电源、控制装置等组成。 高压晶体炉的炉体通常为内热式水冷炉壁结构。 在高压晶体炉通电加热前，抽气系统应能把炉室抽到预定的真空度。在加热阶段，输人功率应能调 节，在冷却阶段，已拉制的单晶应能在不同真空度下和中性气体（包括惰性气体，下同）中冷却。 5.2.2材料 所有处于炉室内的材料应适应设计规定的气氛、真空度、温度，并在该环境下保持稳定的成分和性 能，各种材料在工作温度下相互间应不起反应。 5.2.3工作电压 高压晶体炉的工作电压在企业产品标准中规定。在工作电压范围内和正常工作条件下，炉内应不