一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置及清除方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置及用該裝置清除的方法，所述裝置包括一坩堝、模具、坩堝蓋、氣泡收集器和高頻激勵裝置；還包括一支撐組件，所述支撐組件設(shè)于坩堝底端，且通過該支撐組件將清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內(nèi)，且利用高頻振動對氣泡收集器上的氣泡形成共振效應(yīng)，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，利用高頻振動對氣泡收集器上的氣泡形成共振效應(yīng)，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離，并上浮到熔體液面上方；可有效清除原料中氣泡，降低坩堝內(nèi)熔料的氣體含量，最大程度確保坩堝內(nèi)原料清潔，進(jìn)而提高晶體成品質(zhì)量。
【專利說明】
一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置及清除方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于晶體生長技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，特 別涉及一種利用高頻振動清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，還涉及用該清除裝置清除藍(lán) 寶石晶體熔體料中氣泡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 藍(lán)寶石的組成為氧化鋁(Al2〇3)，是由三個氧原子和兩個鋁原子以共價鍵型式結(jié)合 而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。由于藍(lán)寶石具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透 光性、熔點(diǎn)高（2045°C)等特點(diǎn)，因此常被用來作為光電元件的材料。目前超高亮度白/藍(lán)光 LED的品質(zhì)取決于氮化鎵外延層(GaN)的材料品質(zhì)，而氮化鎵外延層品質(zhì)則與所使用的藍(lán)寶 石襯底表面加工品質(zhì)息息相關(guān)。由于藍(lán)寶石(單晶ai 2〇3) c面與m-V和Π -VI族沉積薄膜之 間的晶格常數(shù)失配率小，同時符合GaN外延制程中耐高溫的要求，使得藍(lán)寶石晶片成為制作 白/藍(lán)/綠光LED的關(guān)鍵材料。
[0003] 藍(lán)寶石晶體材料的生長方法目前已有很多種方法，主要有:泡生法（即Kyropolos 法，簡稱Ky法）、導(dǎo)模法（即edge defined film-fed growth techniques法，簡稱EFG法，屬 于TPS方法的一種）、熱交換法（即heat exchange method法，簡稱HEM法）、布里奇曼法（即 Bridgman法，或i甘堝下降法）、提拉法（即Czochralski，簡稱Cz法)等。但不同的晶體生長方 法針對藍(lán)寶石的不同用途而設(shè)計。目前，用于LED領(lǐng)域的藍(lán)寶石的晶體生長方法上述藍(lán)寶石 晶體的生長方法常用的有兩種： 1、凱氏長晶法(Kyropoulos method),簡稱KY法，亦稱泡生法。其原理與柴氏拉晶法 (Czochralski method)類似，先將原料加熱至恪點(diǎn)后恪化形成恪體，再以單晶的籽晶 (SeedCrystal)接觸到熔體表面，在籽晶與熔體的固液界面上開始生長和籽晶相同晶體結(jié) 構(gòu)的單晶，籽晶以極緩慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段時間以形成晶頸，待熔體 與籽晶界面的凝固速率穩(wěn)定后，籽晶便不再拉升，也沒有作旋轉(zhuǎn)，僅以控制冷卻速率方式來 使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個單晶晶碇。然后，利用掏棒加工，沿垂直軸 向掏制標(biāo)準(zhǔn)LED用的晶棒。其有效利用率一般在30%左右，限制了 LED襯底片的成本。
[0004] 2、導(dǎo)模法(也稱邊緣限定薄膜喂料法，EFG法），主要用于生長薄板材料。它利用了 毛細(xì)原理，將熔體導(dǎo)入模具的頂部，然后用籽晶將這部分熔體提拉生成單晶片。然后利用掏 片加工，掏制出一個個LED用的毛片。隨著市場需求的增加，利用導(dǎo)模法生長的藍(lán)寶石產(chǎn)品 尺寸不斷增加，如中國專利CN201010147683.5涉及藍(lán)寶石晶體的制造技術(shù)，具體是一種大 尺寸片狀藍(lán)寶石晶體的生長方法；以及利用導(dǎo)模具法一次性生長多支藍(lán)寶石產(chǎn)品，如中國 專利CN201310371528.5涉及一種多支成形藍(lán)寶石長晶裝置。
[0005] -方面，傳統(tǒng)的EFG法或Ky法，選用原料密度小于晶體密度，其原因在于原料內(nèi)含 有氣孔，對于坩堝內(nèi)投入原料的雜質(zhì)、原料熔包裹的氣泡是依靠長時間的等待以期望在熱 平衡的過程中自生自滅，不但浪費(fèi)的能源增加了成本且效果不理想，晶體內(nèi)部經(jīng)常包覆著 氣泡和雜質(zhì)等光學(xué)缺陷。
[0006] 另一方面，無論EFG大尺寸藍(lán)寶石生長或是EFG多片藍(lán)寶石生長，一次性投料量明 顯限制了晶體尺寸或晶體數(shù)量，有必要采取在工藝過程中不斷投入新的原料，而新投入的 原料熔化時又引入了氣泡和雜質(zhì)。
[0007] 因此，研發(fā)一種能夠有效清除原料中氣泡，最大程度確保坩堝內(nèi)原料清潔，且提高 晶體成品質(zhì)量的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡 裝置及清除方法是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效清除原料中氣泡， 最大程度確保坩堝內(nèi)原料清潔，且提高晶體成品質(zhì)量的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡 裝置，還提供一種利用該清除裝置清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡的方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡 裝置，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述裝置包括一坩堝、模具、坩堝蓋、氣泡收集器和高頻激勵裝置； 所述坩堝蓋設(shè)于坩堝的上方，并與坩堝保持lmm-200mm的間隙;所述坩堝蓋的旋轉(zhuǎn)對稱 軸與坩堝的旋轉(zhuǎn)對稱軸重合，且所述一側(cè)的坩堝蓋上還具有一加料通孔;所述模具設(shè)置在 坩堝蓋的中心處，且其下端位于坩堝內(nèi)，所述模具的對稱軸上還設(shè)有一條毛細(xì)通道;所述氣 泡收集器設(shè)置在坩堝內(nèi)腔的最底端，所述高頻激勵裝置設(shè)置在坩堝底端中心，且高頻激勵 裝置穿過坩堝與氣泡收集器連接； 所述裝置還包括一支撐組件，所述支撐組件設(shè)于坩堝底端，且通過該支撐組件將清除 藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述氣泡收集器由若干層耐高溫金屬絲編織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且若干 層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)自上而下，網(wǎng)孔依次減小;所述各網(wǎng)狀層之間還設(shè)置有耐高溫金屬絲枝狀支撐 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[00?1 ]進(jìn)一步地，所述網(wǎng)孔的最小尺寸為0.5mm-5mm，所述枝狀夾角為30° -120°。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的耐高溫金屬為鉬、鎢、鎢鉬合金或鎢錸合金。
[0013] -種用上述清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置的清除方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:所述 清除方法包括如下步驟： (1)當(dāng)鉬坩堝內(nèi)存儲的熔體容量不足以繼續(xù)生長藍(lán)寶石晶體時，使模具連同坩堝蓋一 起與坩堝中的熔液分離，并降低加熱器溫度值至2000°C以下；（2)將清洗干凈的高純氧化鋁 原料，通過坩堝蓋上的加料通孔投入坩堝內(nèi)中；（3)控制晶體生長爐升溫至2000-2100°C，待 氧化鋁原料在氣泡收集器中熔化成熔體;（4)啟動高頻激勵向氣泡收集器中傳入高頻振動， 清除原料熔化過程中釋放的微氣泡，持續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充足熔料;（5)使模具接觸熔 體料，并實施長晶操作，重復(fù)S1至S4直至晶體產(chǎn)品符合要求。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟(4)至少包含3項調(diào)節(jié)參數(shù)，即功率、頻率和波形;所述功率通 常在lW/cm 2-lKW/ cm2，所述頻率通常在ΙΚΗζ-ΙΟΜΗζ，所述波形通常為正弦波或方波。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： (1)本發(fā)明的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡的方法，利用高頻振動對氣泡收集器上的 氣泡形成共振效應(yīng)，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離，并上浮到熔體液面上方;同 時，頻振動降低了消除氣泡的等待時間，節(jié)約化料功率，可有效清除原料中氣泡，降低坩堝 內(nèi)熔料的氣體含量，最大程度確保坩堝內(nèi)原料清潔，進(jìn)而提高晶體成品質(zhì)量;且本發(fā)明方法 中采用氧化鋁原料，允許其密度較低，使多孔狀氧化鋁原料在保證不增加晶體內(nèi)氣泡的前 提下達(dá)到了使用要求，降低了原料處理成本； (2)本發(fā)明的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置中的氣泡收集器，其是由若干層耐高 溫金屬絲編織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，能夠有效的增加氧化鋁原料與熱源的接觸面積，提高熔化 效率，防止原料碰撞金屬器件或造成熔體濺射，并快速收集熔體中的氣體，降低氣泡的成核 能量勢皇，減少氣體在晶體內(nèi)部形成氣泡的風(fēng)險。
【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017] 圖1是本發(fā)明清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置中氣泡收集器的三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)俯 視示意圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置中氣泡收集器的三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)俯 視示意圖及交錯編織樹枝狀鎢錸絲支撐放大示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面的實施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā) 明限制在所述的實施例范圍之中。 實施例
[0021] 本實施例清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，如圖1所示，該裝置包括一圓柱形鉬 坩堝3,在圓柱形鉬坩堝3的上方設(shè)有一圓盤裝鉬坩堝蓋2,并與坩堝保持lmm-200mm的間隙； 且圓盤裝鉬坩堝蓋2旋轉(zhuǎn)對稱軸與圓柱形鉬坩堝3的旋轉(zhuǎn)對稱軸重合，在圓盤裝鉬坩堝蓋2 的左側(cè)還設(shè)有一加料通孔;且在圓盤裝鉬坩堝蓋2的中心處設(shè)有一鉬模具1，該鉬模具1下端 位于圓柱形鉬坩堝3內(nèi)，鉬模具1的對稱軸上還設(shè)有一條毛細(xì)通道。
[0022] 在圓柱形鉬坩堝3內(nèi)腔的最底端還設(shè)有氣泡收集器7,如圖2所示，氣泡收集器7為 三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由鎢錸合金細(xì)絲編織而成，且三層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)自上而下，網(wǎng)孔依次減小，最底 層網(wǎng)孔為2mm，如圖3所示，網(wǎng)層之間有樹枝狀鎢錸絲交錯編織結(jié)構(gòu)支撐，鎢錸絲編織交錯角 度為30°，同時支撐結(jié)構(gòu)確保網(wǎng)層間有2cm以上的間隙。
[0023] 當(dāng)藍(lán)寶石球料落入氣泡收集器7上后，由于氧化鋁球料具有一定下落動能，而氣泡 收集器7的鎢錸絲支撐的多層結(jié)構(gòu)同時配合多孔結(jié)構(gòu)，其孔眼自上而下依次減小，一方面能 夠有效確保球料順利落入氣泡收集器7中，另一方面能夠有效防止球料直接穿過氣泡收集 器7，防止球料直接落入坩堝，球料落入氣泡收集器7上有效轉(zhuǎn)化球料動能為氣泡收集器7的 彈性勢能，防止球料下落碰撞坩堝或造成熔體濺射。
[0024]如圖1所示，在圓柱形鉬坩堝3底端中心還設(shè)有一高頻激勵裝置，6,且該高頻激勵 裝置6穿過圓柱形鉬坩堝3與氣泡收集器7連接;該清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置還包 括一支撐組件5,該支撐組件5設(shè)于圓柱形鉬坩堝3底端，且通過該支撐組件5將清除藍(lán)寶石 晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內(nèi)。
[0025] 本實施例的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，利用高頻振動對氣泡收集器上的 氣泡形成共振效應(yīng)，快速有效的迫使氣泡收集器上的氣泡脫離，并上浮到熔體液面上方;可 有效清除原料中氣泡，降低坩堝內(nèi)熔料的氣體含量，最大程度確保坩堝內(nèi)原料清潔，進(jìn)而提 尚晶體成品質(zhì)量。
[0026] 球料受熱熔化后，球料氣孔所含氣體溶解在氧化鋁熔體中，在熔體流經(jīng)氣泡收集 器7時，由于其特殊的樹枝狀鎢錸絲交錯放置結(jié)構(gòu)，根據(jù)公式[1]和[2]: AG = [4jtR20 - 4/3jtR3(P0 + 20/R + Pv)] * Γ(θ, α) [1] Γ(θ, α) = [l_sin(9 + a/2)]/4sin(a/2) * {2sin(a/2) - cos[l + sin(9 + α/ 2)]} [2] 其中，AG是氣泡的吉普斯自由能，R是氣泡的尺寸，σ是氧化鋁熔體的表面張力，P。是氣 泡所處位置的壓力、Pv是氧化鋁熔體的飽和蒸汽壓，Γ函數(shù)是形狀函數(shù)，Θ是氧化鋁熔體與 鎢錸絲的浸潤角，a是氣泡收集器7樹枝狀鎢錸絲交錯放置的角度。浸潤角Θ的取值在10°至 50°，當(dāng)a為30°至120°時，求得形狀函數(shù)Γ有極小值，樹枝交錯角a為最優(yōu)角。
[0027] 若熔體不經(jīng)過氣泡收集器7,則形狀函數(shù)Γ取1，過飽和的氣體溶質(zhì)無法析出，而是 在晶體生長過程中，隨著熔體由模具底端上升至模具的頂端時，在模具的毛細(xì)通道或模具 表面析出氣泡，并隨結(jié)晶過程進(jìn)入到晶體內(nèi)部，成為晶體中的質(zhì)量缺陷。
[0028] 若熔體流經(jīng)氣泡收集器7,且調(diào)整其樹枝狀鎢錸絲交角a至最優(yōu)角，能夠使形狀函 數(shù)Γ接近0，則氧化鋁熔液內(nèi)的氣泡吉布斯自由能大幅度的降低，在收集器樹枝狀交錯處快 速成核，成核后氣泡周圍溶質(zhì)濃度降低迫使附近氣體溶質(zhì)向成核區(qū)流動，實現(xiàn)快速有效氣 泡收集。
[0029] 收集后的氣泡粘附在鎢錸絲交錯處成核后，氣體和小氣泡不斷向成核區(qū)靠近，成 核處氣泡尺寸緩慢增加，其浮力在相當(dāng)長的等待時間中往往不足以離開鎢錸絲交錯處而上 浮到熔液液面直至釋放到環(huán)境氣氛中。為了使收集后的氣泡離開鎢錸絲，為后續(xù)加入的原 料提供過飽和氣體的成核核心，需要通過高頻激勵引發(fā)的共振將氣泡脫離。
[0030] 并非任何頻率的振動都會被氣泡吸收，激發(fā)氣泡共振。共振頻率受到除了所添加 原料的密度和內(nèi)部氣孔大小等因素影響，還取決于氣泡的尺寸。自由能A G決定了成核氣泡 的尺寸，同時高頻激勵啟動時機(jī)的差異，都影響了氣泡的尺寸。由氣泡尺寸R等參數(shù)決定的 共振頻率co r，見公式[3]: ωΓ = 1/R [3γ/ρ (20/R + P0) - 20/pR]0·5 [3] 其中，R是氣泡的尺寸，σ是氧化鋁熔體的表面張力，P。是氣泡所處位置的壓力，cor是共 振頻率，p是藍(lán)寶石熔體密度，γ是等壓和等容比熱容的比。R的大小通常在十幾微米至幾百 微米之間，再由藍(lán)寶石各項參數(shù)估計，共振頻率通常在100ΚΗz至1MHz。
[0031] 此時利用一定頻率的高頻振蕩激勵成核區(qū)氣泡，氣泡邊界吸收激勵能量，界面能 增加以致吸附力不足以保持氣泡停留在原來的鎢錸絲交差處，最終氣泡向上浮到液面。氣 泡上浮過程中因外界壓力不斷減小而膨脹，至熔體液面破裂釋放了球料所含各類氣體雜 質(zhì)，而坩堝內(nèi)熔體所含氣體，如C0、Ar等含量則大幅下降。
[0032]本實施例的高頻波激勵聲壓采取3次諧波優(yōu)化公式[4]: Pa = Psin( ω t) + Pisin( ω t + Φ 1) +P2sin( ω t + Φ 2) [4] 其中，Pa是高頻激勵聲壓，ω等于高頻頻率乘以2jt，P、P1和P2分別是諧波壓力，Φ jP Φ 2 是諧波的相位差。
[0033] 雖然有公式[3]和公式[4]，工藝參數(shù)似乎比較明確，只要以共振頻率向氣泡施加 較大聲壓，迫使氣泡快速吸收能量膨脹崩潰即可。但實際情況中，藍(lán)寶石各項常數(shù)系數(shù)如粘 滯系數(shù)、蒸汽壓和表面張力均與實際工藝溫度有關(guān)，所以操作過程繁雜。
[0034] 本實施例通過1組優(yōu)化參數(shù)組，和3個對比組，以示差異，具體參數(shù)如下：
其中，對比組1，不啟動高頻激勵;對比組2,激勵聲壓接近氣泡處壓力，頻率選擇共振頻 率略大于頻率(〇 . 〇4MHz);對比組3，激勵聲壓接近氣泡處壓力2倍，頻率接近共振頻率0.5 倍;優(yōu)化組，激勵聲壓接近氣泡處壓力2倍，頻率接近共振頻率0.5倍，選擇3次諧波其相位差 分別是π/4和π/6。
[0035] 本實施例清除藍(lán)寶石熔料中氣泡的方法，根據(jù)上述實驗設(shè)計思路，其具體步驟如 下： 步驟S1:當(dāng)鉬坩堝3內(nèi)存儲的熔體4容量不足以繼續(xù)生長藍(lán)寶石晶體時，使鉬模具1連同 鉬坩堝蓋2-起與鉬坩堝3分離(熔體凝固收縮若碰觸模具則牽引模具，使鉬模具變形甚至 傾斜），并降低加熱器溫度值至2000°C以下； 步驟S2:將清洗干凈的高純氧化鋁球料，投入坩堝內(nèi)中； 步驟S3:控制晶體生長爐升溫至2000-2100 °C，待氧化鋁球料在氣泡收集器7中熔化； 對比組1的步驟S4和S5如下： 步驟S4:根據(jù)實施例設(shè)計思路對比組1，不啟動高頻激勵6，持續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充 足熔體料，等待2小時達(dá)到熱平衡； 步驟S5:使模具重新接觸熔體4，并實施長晶操作。
[0036] 對比組2的步驟S4和S5如下： 步驟S4:根據(jù)實施例設(shè)計思路對比組2，啟動高頻激勵6，功率5w/cm2，壓力0.12MPa，頻 率0.05MHz，無諧波，持續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充足熔體料； 步驟S5:使模具接觸熔體料，并實施長晶操作。
[0037] 對比組3的步驟S4和S5如下： 步驟S4:根據(jù)實施例設(shè)計思路對比組3，啟動高頻激勵6，功率5w/cm2，壓力0.25MPa，頻 率0.02MHz，無諧波，持續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充足熔體料； 步驟S5:使模具接觸熔體料，并實施長晶操作。
[0038] 優(yōu)化組的步驟S4和S5如下： 步驟S4:根據(jù)實施例設(shè)計思路優(yōu)化組，啟動高頻激勵6，功率5w/cm2，壓力0.25MPa，頻率 0.02MHz，諧波相位差分別是3T/4和3T/6，持續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充足熔體料； 步驟S5:使模具接觸熔體料，并實施長晶操作，直至長晶結(jié)束。
[0039]本實施例所得無色透明晶體中，對比組1-3所得晶體分別存在不同程度的氣泡，其 中對比組2氣泡最多最大，對比組1優(yōu)于對比組2接近對比組3,而優(yōu)化組所得晶體質(zhì)量最好， 不存在肉眼可見的大于50微米的氣泡。
[0040]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，其特征在于:所述裝置包括一坩堝、模具、 坩堝蓋、氣泡收集器和高頻激勵裝置； 所述坩堝蓋設(shè)于坩堝的上方，并與坩堝保持lmm-200mm的間隙;所述坩堝蓋的旋轉(zhuǎn)對稱 軸與坩堝的旋轉(zhuǎn)對稱軸重合，且所述一側(cè)的坩堝蓋上還具有一加料通孔;所述模具設(shè)置在 坩堝蓋的中心處，且其下端位于坩堝內(nèi)，所述模具的對稱軸上還設(shè)有一條毛細(xì)通道;所述氣 泡收集器設(shè)置在坩堝內(nèi)腔的最底端，所述高頻激勵裝置設(shè)置在坩堝底端中心，且高頻激勵 裝置穿過坩堝與氣泡收集器連接； 所述裝置還包括一支撐組件，所述支撐組件設(shè)于坩堝底端，且通過該支撐組件將清除 藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡的裝置固定于晶體生長爐內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，其特征在于:所述氣泡收 集器由若干層耐高溫金屬絲編織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且若干層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)自上而下，網(wǎng)孔依次 減小;所述各網(wǎng)狀層之間還設(shè)置有耐高溫金屬絲枝狀支撐網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，其特征在于:所述網(wǎng)孔的 最小尺寸為0.5臟-51111]1，所述枝狀夾角為30°-120°。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置，其特征在于:所述的耐高 溫金屬為鑰、媽、媽鑰合金或媽鍊合金。5. -種用權(quán)利要求1所述清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置的清除方法，其特征在于： 所述清除方法包括如下步驟： 當(dāng)鉬坩堝內(nèi)存儲的熔體容量不足以繼續(xù)生長藍(lán)寶石晶體時，使模具連同坩堝蓋一起與 坩堝中的熔液分離，并降低加熱器溫度值至2000°C以下； 將清洗干凈的高純氧化鋁原料，通過坩堝蓋上的加料通孔投入坩堝內(nèi)中； 控制晶體生長爐升溫至2000-2100°C，待氧化鋁原料在氣泡收集器中熔化成熔體； 啟動高頻激勵向氣泡收集器中傳入高頻振動，清除原料熔化過程中釋放的微氣泡，持 續(xù)加料以致坩堝內(nèi)獲得充足熔料； 使模具接觸熔體料，并實施長晶操作，重復(fù)Sl至S4直至晶體產(chǎn)品符合要求。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用清除藍(lán)寶石晶體熔體料中氣泡裝置的清除方法，其特征在 于:所述步驟(4)至少包含3項調(diào)節(jié)參數(shù)，即功率、頻率和波形;所述功率通常在lW/cm 2-lKW/ cm2，所述頻率通常在ΙΚΗζ-ΙΟΜΗζ，所述波形通常為正弦波或方波。
【文檔編號】C30B15/34GK105887198SQ201610425152
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】薛衛(wèi)明, 馬遠(yuǎn), 吳勇, 周健杰
【申請人】江蘇中電振華晶體技術(shù)有限公司