專利名稱：一種藍寶石晶體生長爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍寶石晶體生長爐。
背景技術(shù)：
隨著LED照明產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，藍寶石晶體襯底材料市場需求將迅速增長。由于藍寶石晶體的熔點高達2050° C，莫氏硬度為9，僅次于金剛石，因此晶體生長和加工技術(shù)難度很高，世界上只有極少數(shù)國家能制備出滿足襯底質(zhì)量和尺寸要求的藍寶石晶體。目前藍寶石晶體的生長技術(shù)主要有火焰法、提拉法、導(dǎo)模法、熱交換法、泡生法、溫梯法和下降法生長技術(shù)。火焰法生長藍寶石晶體具有鑲嵌、氣泡等嚴(yán)重體缺陷，達不到光學(xué)質(zhì)量的要求。 提拉法生長藍寶石晶體具有熱應(yīng)力大、位錯密度高，利用率不高的缺點；而熱交換法整個晶體生長階段通流動氦氣，而且對控溫裝置的精確度要求苛刻，因而成本很高。導(dǎo)模法生長藍寶石晶體的優(yōu)點是可以根據(jù)實際需要生長不同形狀的晶體，但難以生長高光學(xué)質(zhì)量的晶體。泡生法的生長效率很高，單根晶體的重量在30多公斤以上，晶體成本較低，晶體品質(zhì)能達到光學(xué)級和基片級的要求，是目前LED藍寶石晶體的主流生長技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種藍寶石晶體生長爐，采用泡生法藍寶石晶體生長工藝，實現(xiàn)直徑大于250mm藍寶石晶體的規(guī)?；a(chǎn)，本發(fā)明生長出的晶體純度彡99. 995%，晶體位錯密度<1000/cm2，晶體χ射線雙晶搖擺曲線半高寬<20，同時可作LED襯底材料。本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種藍寶石晶體生長爐，它包括爐體，在爐體上設(shè)有電極；所述爐體內(nèi)安裝有反射屏，在反射屏內(nèi)設(shè)有固定盤、坩堝以及發(fā)熱體，所述固定盤與爐體底部固定，所述坩堝通過鎢棒組固定在固定盤上，所述發(fā)熱體位于坩堝與反射屏之間， 發(fā)熱體的兩極與電極連接；所述爐體的外部設(shè)有提拉支架及提拉桿，提拉桿的上端部活動安裝在提拉支架上，所述的提拉桿為中空狀結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)有開口，底部伸入爐體內(nèi)部與坩堝聯(lián)通。所述爐體內(nèi)安裝有剛玉墊，所述固定盤安裝在剛玉墊上，通過剛玉墊與爐體底部固定；所述反射屏由下反射屏、側(cè)反射屏及上反射屏組成，所述上反射屏安裝在爐體的頂部，所述側(cè)反射屏安裝在爐體的四周，所述下反射屏安裝在固定盤上；所述發(fā)熱體整體呈鼠籠狀結(jié)構(gòu)安裝在坩堝與反射屏之間；所述固定盤是帶有螺紋絲扣的鉬盤；所述鎢棒組由M 根并聯(lián)聯(lián)接的等長度的鎢棒組成；所述坩堝為鎢坩堝；所述提拉支架設(shè)置有減速機構(gòu)和直線運動機構(gòu)，所述的減速機構(gòu)設(shè)置為大減速比的減速器，所述的直線運動機構(gòu)設(shè)置為直線模組；所述提拉桿為中空狀可旋轉(zhuǎn)的連桿結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明采用反射屏結(jié)構(gòu)，反射屏變形量小，溫場梯度均衡，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生長出的藍寶石晶體大尺寸；本發(fā)明生長出的晶體純度> 99. 995%，晶體位錯密度<1000/cm2，晶體χ射線雙晶搖擺曲線半高寬<20，同時可作LED襯底材料。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明提供了一種藍寶石晶體生長爐，它包括爐體1，在爐體1上設(shè)有電極10，爐體1底部安裝有剛玉墊2，爐體1內(nèi)安裝有反射屏，在反射屏內(nèi)設(shè)有固定盤3、 坩堝11以及發(fā)熱體6 ；坩堝11為鎢坩堝，固定盤3是帶有螺紋絲扣的鉬盤，固定盤3安裝在剛玉墊2上，通過剛玉墊2與爐體1底部固定；所述反射屏由下反射屏4、側(cè)反射屏5及上反射屏7組成，所述上反射屏7安裝在爐體1的頂部，所述側(cè)反射屏5安裝在爐體1的四周，所述下反射屏4安裝在固定盤3上；所述坩堝11通過鎢棒組12固定在固定盤3上，鎢棒組12由M根并聯(lián)聯(lián)接的等長度的鎢棒組成；所述發(fā)熱體6整體呈鼠籠狀結(jié)構(gòu)位于坩堝 11與反射屏之間，發(fā)熱體6的兩極與電極10連接。爐體1的外部設(shè)有提拉支架8及提拉桿 9，提拉桿9的上端部活動安裝在提拉支架8上，所述的提拉桿9為中空狀可旋轉(zhuǎn)的連桿結(jié)構(gòu)，提拉桿9頂部設(shè)有開口，底部伸入爐體1內(nèi)部與坩堝11聯(lián)通，提拉支架8設(shè)置有減速機構(gòu)和直線運動機構(gòu)，減速機構(gòu)設(shè)置為大減速比的減速器，直線運動機構(gòu)設(shè)置為直線模組。本發(fā)明的原理如下在高真空環(huán)境下，發(fā)熱體加電發(fā)熱，加熱坩堝內(nèi)純度 ^ 99. 995%的高純氧化鋁原料，在2050° C條件下使之熔化，利用反射屏平衡溫場，保持合適的溫度梯度，采用提拉桿頂部的籽晶下種、放肩、等徑生長、降溫等工藝過程的方式生長晶體。在保證晶體尺寸的同時，提升提拉桿，通過合理的控制能量即微量提拉獲得高質(zhì)量的晶體。
權(quán)利要求
1.一種藍寶石晶體生長爐，其特征是它包括爐體(1)，在爐體(1)上設(shè)有電極(10)；所述爐體(1)內(nèi)安裝有反射屏，在反射屏內(nèi)設(shè)有固定盤(3)、坩堝(11)以及發(fā)熱體(6)，所述固定盤(3)與爐體(1)底部固定，所述坩堝(11)通過鎢棒組(12)固定在固定盤(3)上，所述發(fā)熱體(6)位于坩堝(11)與反射屏之間，發(fā)熱體(6)的兩極與電極(10)連接；所述爐體(1) 的外部設(shè)有提拉支架(8)及提拉桿(9)，提拉桿(9)的上端部活動安裝在提拉支架(8)上，所述的提拉桿(9)為中空狀結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)有開口，底部伸入爐體(1)內(nèi)部與坩堝(11)聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述爐體(1)內(nèi)安裝有剛玉墊(2)，所述固定盤(3)安裝在剛玉墊(2)上，通過剛玉墊(2)與爐體(1)底部固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述反射屏由下反射屏 (4)、側(cè)反射屏(5)及上反射屏(7)組成，所述上反射屏(7)安裝在爐體(1)的頂部，所述側(cè)反射屏(5)安裝在爐體(1)的四周，所述下反射屏(4)安裝在固定盤(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述發(fā)熱體(6)整體呈鼠籠狀結(jié)構(gòu)安裝在坩堝(11)與反射屏之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述固定盤(3) 是帶有螺紋絲扣的鉬盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述鎢棒組(12)由M根并聯(lián)聯(lián)接的等長度的鎢棒組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述坩堝(11)為鎢坩禍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述提拉支架(8)設(shè)置有減速機構(gòu)和直線運動機構(gòu)，所述的減速機構(gòu)設(shè)置為大減速比的減速器，所述的直線運動機構(gòu)設(shè)置為直線模組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍寶石晶體生長爐，其特征是所述提拉桿(9)為中空狀可旋轉(zhuǎn)的連桿結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種藍寶石晶體生長爐，它包括爐體(1)，在爐體(1)上設(shè)有電極(10)；爐體(1)內(nèi)安裝有反射屏，在反射屏內(nèi)設(shè)有固定盤(3)、坩堝(11)以及發(fā)熱體(6)，固定盤(3)與爐體(1)底部固定，坩堝(11)通過鎢棒組(12)固定在固定盤(3)上，發(fā)熱體(6)位于坩堝(11)與反射屏之間，發(fā)熱體(6)的兩極與電極(10)連接；爐體(1)的外部設(shè)有提拉支架(8)及提拉桿(9)，提拉桿(9)的上端部活動安裝在提拉支架(8)上，頂部設(shè)有開口，底部與坩堝(11)聯(lián)通。本發(fā)明提供的這種藍寶石晶體生長爐，采用泡生法藍寶石晶體生長工藝，實現(xiàn)直徑大于250mm藍寶石晶體的規(guī)模化生產(chǎn)。
文檔編號C30B29/20GK102560655SQ20121004964
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者吳成榮, 唐忠元, 施吉祥, 胡森, 郭宏鶴 申請人:郭宏鶴