一種藍寶石晶體導模法生長裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及晶體制造技術領域，特別涉及一種藍寶石晶體導模法生長裝置。
【背景技術】
[0002]藍寶石晶體材料的生長目前已有很多種方法，主要有:泡生法(Kyropolous法，簡稱 Ky 法)、導模法(即 Edge Defined Film-fed Growth techniques 法，簡稱 EFG 法)、熱交換法(即Heat Exchange Method法，簡稱HEM法)，提拉法(Czochralski法，簡稱Cz法)，布里奇曼法(Bridgman法，i甘禍下降法)等。
[0003]導膜法的原理是利用模具上的毛細縫通過毛細現(xiàn)象將坩禍內(nèi)的原料提升至模具頂端，專利號為201420210490.3的實用新型專利中，提到了一種用于藍寶石晶體導膜法生長的模具吊裝裝置，包括模具、安放模具的坩禍、坩禍蓋及支撐禍坩底部的支座，模具與坩禍蓋之間以螺紋方式連接，模具與坩禍蓋上表面之間放置一層保溫碳氈或金屬屏；坩禍蓋的兩端通過銷釘分別固定在兩個吊桿底端固定連接；上述模具吊裝裝置主要是利用模具生長藍寶石晶體依靠模具附近放置的硬氈或金屬屏，或者通過氣體對流換熱，從而驅(qū)動晶體生長，該種結(jié)構(gòu)適合直徑較小或者厚度較薄的藍寶石棒狀或板片狀晶體生長；其缺點為:(I)僅依靠保溫氈或金屬屏，或氣體對流換熱，當隨著晶體直徑較大或厚度較厚時，碳氈或金屬屏其對生長界面中心部位的散熱作用快速衰減，金屬屏經(jīng)過高溫變形后，更進一步造成了晶體生長界面散熱條件不均，使生長界面形狀凹凸不平，導致了晶體內(nèi)部氣泡多，而對晶體的過度冷卻加劇了晶體的應力和位錯問題；同時，生長界面附近的碳氈會造成碳摻入晶體，也會影響晶體質(zhì)量；(2)利用籽晶和模具相位置不斷運動的工藝方法，但運動的籽晶和模具無法確保生長界面穩(wěn)定的位于熱場的對稱軸上，因此生長界面容易變形且不穩(wěn)定，而相對運動的生長界面，進一步加大了晶體質(zhì)量控制的難度，且由于前述因素大直徑藍寶石晶體也難以連續(xù)獲得。
[0004]因此，急需研發(fā)一種能夠?qū)^大的生長界面比較均勻一致地散熱的藍寶石生長方法和設備，同時實現(xiàn)連續(xù)生長，以降低成本滿足市場應用。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠保證晶體生長界面散熱均勻的藍寶石晶體導模法生長裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為:一種藍寶石晶體導模法生長裝置，包括晶體生長爐以及安裝在爐內(nèi)的坩禍、模具、吊盤以及安裝在吊盤上端面的吊桿，所述模具的下端浸漬在坩禍內(nèi)的氧化鋁熔液中，其上端端部安裝在吊盤中心并由吊桿帶動其上下移動；其創(chuàng)新點在于:所述吊桿上還安裝一對氣體冷卻盤，該氣體冷卻盤水平設置在吊盤的上方。
[0007]進一步地，所述氣體冷卻盤為一中空柱體，其中心為一供籽晶下降引晶或晶體生長的引晶通道，其內(nèi)側(cè)壁具有若干層沿軸向均勻分布的冷卻片；所述每層冷卻片呈環(huán)狀，其中空設置并形成一供冷卻氣體通入的環(huán)狀空腔；所述氣體冷卻盤兩側(cè)具有一對稱設置并沿軸向延伸的進氣通道和出氣通道，所述進氣通道的頂部為一總進氣口，其下端開有若干與環(huán)狀空腔連通的支進氣口，所述出氣通道的頂部為一總出氣口，其下端開有若干與環(huán)狀空腔連通的支出氣口。
[0008]進一步地，所述氣體冷卻盤為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，該氣體冷卻盤與模具同軸設置。
[0009]進一步地，所述氣體冷卻盤為六角形環(huán)狀。
[0010]進一步地，所述進氣通道的進氣口和出氣通道的出氣口均通過螺紋方式與供氣管連接。
[0011]進一步地，所述氣體冷卻盤為W/Mo金屬盤。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013]( I)目前由于模具附近放置的硬氈或金屬屏，或者通過氣體對流換熱，生長界面上方晶體溫度以驅(qū)動晶體生長，難以對較大的晶體生長界面進行均勻的散熱而無法獲得較大尺寸高質(zhì)量藍寶石晶體產(chǎn)品，本實用新型的生長裝置，在晶體生長過程中，利用安裝在吊桿上的氣體冷卻盤，通過調(diào)節(jié)氣體冷卻盤內(nèi)氣體流量來控制冷卻盤溫度以生長界面，避免了碳氈或金屬屏，或氣體對流換熱僅冷卻晶體而無法均勻冷卻生長界面內(nèi)部的情況，從而獲得均勻穩(wěn)定的生長界面以獲得高品質(zhì)藍寶石晶體；
[0014](2)本實用新型的氣體冷卻盤為一中空柱體，并具有多層冷卻片的輻射散熱結(jié)構(gòu)，晶體在中空柱體的引晶通道內(nèi)生長，該種結(jié)構(gòu)冷卻效果好，且冷卻均勻；
[0015](3)本實用新型的氣體冷卻盤為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，該氣體冷卻盤與模具同軸設置，通過吊桿實現(xiàn)吊盤及模具與下方的坩禍在垂直方向?qū)崿F(xiàn)相對運動，但始終位于熱場的幾何對稱軸上，確保了對稱的晶體生長界面；
[0016](4)本實用新型的氣體冷卻盤呈六角形環(huán)狀，在生長藍寶石晶體半球罩，選用晶體的散熱面為a面或m面，氣體冷卻盤為六角形環(huán)狀，可提高生長界面的均勻散熱效果；
[0017](5)本實用新型的氣體冷卻盤為金屬W/Mo盤，避免了石墨材料對生長界面的污染。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一種藍寶石晶體導模法生長裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型一種藍寶石晶體導模法生長裝置中冷卻盤的俯視圖。
[0020]圖3為藍寶石晶體的晶向示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，本實用新型公開了一種藍寶石晶體導模法生長裝置，包括晶體生長爐以及安裝在爐內(nèi)的坩禍6、模具5、吊盤4以及安裝在吊盤4上端面的吊桿3，模具5的下端浸漬在坩禍6內(nèi)的氧化鋁熔液I中，其上端端部安裝在吊盤4中心并由吊桿3帶動其上下移動；吊桿3上還安裝一對氣體冷卻盤2，該氣體冷卻盤2水平設置在吊盤4的上方；氣體冷卻盤2為一中空柱體，其中心為一供籽晶16下降引晶或晶體生長的引晶通道7，其內(nèi)側(cè)壁具有若干層沿軸向均勻分布的冷卻片8 ;每層冷卻片8呈環(huán)狀，其中空設置并形成一供冷卻氣體通入的環(huán)狀空腔9 ;氣體冷卻盤2兩側(cè)具有一對稱設置并沿軸向延伸的進氣通道10和出氣通道11，進氣通道10的頂部為一總進氣口 12，其下端開有若干與環(huán)狀空腔9連通的支進氣口 13，出氣通道11的頂部為一總出氣口 14，其下端開有若干與環(huán)狀空腔9連通的支出氣口 15。本實施例中，為了便于安裝，進氣通道10的進氣口和出氣通道11的出氣口均通過螺紋方式與供氣管連接；為了避免了石墨材料對生長界面的污染，氣體冷卻盤2為W/Mo金屬盤。
[0023]使用方法:在晶體生長過程中，利用安裝在吊桿上的氣體冷卻盤，通過調(diào)節(jié)氣體冷卻盤內(nèi)氣體流量來控制冷卻盤溫度以生長界面，避免了碳氈或金屬屏，或氣體對流換熱僅冷卻晶體而無法均勻冷卻生長界面內(nèi)部的情況，從而獲得均勻穩(wěn)定的生長界面以獲得高品質(zhì)藍寶石晶體。
[0024]設計思路:本實用新型的氣體冷卻盤為一中空柱體，并具有多層冷卻片的輻射散熱結(jié)構(gòu)，晶體在中空柱體的引晶通道內(nèi)生長，該種結(jié)構(gòu)冷卻效果好，且冷卻均勻。
[0025]實施例2
[0026]本實施例在實施例1的基礎上，如圖2所示，氣體冷卻盤為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，氣體冷卻盤2為六角形環(huán)狀并與模具5同軸設置，當?shù)鯒U3實現(xiàn)吊盤4及模具5與下方的坩禍6在垂直方向?qū)崿F(xiàn)相對運動時，晶體始終位于熱場的幾何對稱軸上，確保了對稱的晶體生長界面；同時，氣體冷卻盤2為六角形環(huán)狀，這樣在生長藍寶石晶體半球罩，如圖3所示，選用半球罩的散熱面為a面或m面，可提高生長界面的均勻散熱效果。
[0027]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型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實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種藍寶石晶體導模法生長裝置，包括晶體生長爐以及安裝在爐內(nèi)的坩禍、模具、吊盤以及安裝在吊盤上端面的吊桿，所述模具的下端浸漬在坩禍內(nèi)的氧化鋁熔液中，其上端端部安裝在吊盤中心并由吊桿帶動其上下移動； 其特征在于:所述吊桿上還安裝一氣體冷卻盤，該氣體冷卻盤水平設置在吊盤的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石晶體導模法生長裝置，其特征在于:所述氣體冷卻盤為一中空柱體，其中心為一供籽晶下降引晶或晶體生長的引晶通道，其內(nèi)側(cè)壁具有若干層沿軸向均勻分布的冷卻片；所述每層冷卻片呈環(huán)狀，其中空設置并形成一供冷卻氣體通入的環(huán)狀空腔；所述氣體冷卻盤兩側(cè)具有一對稱設置并沿軸向延伸的進氣通道和出氣通道，所述進氣通道的頂部為一總進氣口，其下端開有若干與環(huán)狀空腔連通的支進氣口，所述出氣通道的頂部為一總出氣口，其下端開有若干與環(huán)狀空腔連通的支出氣口。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藍寶石晶體導模法生長裝置，其特征在于:所述氣體冷卻盤為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，該氣體冷卻盤與模具同軸設置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍寶石晶體導模法生長裝置，其特征在于:所述氣體冷卻盤為六角形環(huán)狀。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藍寶石晶體導模法生長裝置，其特征在于:所述進氣通道的進氣口和出氣通道的出氣口均通過螺紋方式與供氣管連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石晶體導模法生長裝置，其特征在于:所述氣體冷卻盤為W/Mo金屬盤。
【專利摘要】本實用新型涉及一種藍寶石晶體導模法生長裝置，包括晶體生長爐以及安裝在爐內(nèi)的坩堝、模具、吊盤以及安裝在吊盤上端面的吊桿，所述模具的下端浸漬在坩堝內(nèi)的氧化鋁熔液中，其上端部安裝在吊盤中心并由吊桿帶動其上下移動；所述吊桿上還安裝一對氣體冷卻盤，該氣體冷卻盤水平設置在吊盤的上方。本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型的生長裝置，在晶體生長過程中，利用安裝在吊桿上的氣體冷卻盤，通過調(diào)節(jié)氣體冷卻盤內(nèi)氣體流量來控制冷卻盤溫度以生長界面，避免了碳氈或金屬屏，或氣體對流換熱僅冷卻晶體而無法均勻冷卻生長界面內(nèi)部的情況，從而獲得均勻穩(wěn)定的生長界面以獲得高品質(zhì)藍寶石晶體。
【IPC分類】C30B29/20, C30B15/34
【公開號】CN204849117
【申請?zhí)枴緾N201520391034
【發(fā)明人】薛衛(wèi)明, 馬遠, 吳勇, 周健杰
【申請人】江蘇中電振華晶體技術有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年6月9日