雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長爐的制作方法
【專利摘要】雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長爐。?一種能夠避免晶體生長過程中籽晶桿斷裂損壞生長爐坩堝的新型籽晶桿設(shè)備。它是在晶體生長爐保溫蓋上連接籽晶桿，將籽晶桿下端與籽晶夾頭上端用同方向的螺旋套管固定起來，籽晶夾頭與籽晶連接。使用雙螺旋籽晶桿的晶體生長爐，在晶體生長過程中，籽晶桿，籽晶夾頭，螺紋套管和籽晶共同以順時針方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)停止工作時，用扳手向上旋轉(zhuǎn)螺紋套管，將籽晶夾頭及其所連接的大尺寸晶體脫離籽晶桿，實現(xiàn)晶體的安全簡便脫離。本發(fā)明專利的優(yōu)勢在于操作簡單，移除方便，避免了生長爐籽晶桿的破壞，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專利說明】雙螺旋籽晶桿設(shè)備及使用該設(shè)備的晶體生長爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種籽晶桿設(shè)備，用于材料晶體學(xué)尤其是大尺寸藍(lán)寶石晶體材料的生長爐設(shè)備中。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石晶體優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)和良好的物理性能，使其成為非常重要的一種晶體材料。20世紀(jì)60年代，由于藍(lán)寶石的高透光性及高硬度，被廣泛應(yīng)用于大尺寸透明軍用材料。近年來，由于光照明LED的應(yīng)用發(fā)展，藍(lán)寶石晶體廣泛應(yīng)用于LED的襯底材料。因此，對大尺寸藍(lán)寶石晶體生長方法及設(shè)備的改良一直是研究的重點。
[0003]以下描述中，我們提及的籽晶，是指與所需理想單晶具有相同晶向的小晶體，是生長單晶的種子，也叫晶種。引晶人員是指能夠成功獨(dú)立地將籽晶長晶成為理想晶體的技術(shù)人員。生長一個優(yōu)質(zhì)的晶體依賴引晶人員多年的經(jīng)驗和設(shè)計優(yōu)良的生長爐。 [0004]在晶體生長過程中，第一步是原材料的熔化。然后調(diào)節(jié)溫度使籽晶和熔體接觸進(jìn)行引晶。當(dāng)界面溫度低于凝固點時，籽晶開始生長。實際生產(chǎn)中需要通過降低熔體溫度達(dá)到晶體的生長，盡管籽晶桿轉(zhuǎn)動也能起到提高熔體溫度分布的作用。在這個過程中，籽晶不能直接置于生長爐中，必須置于生長爐上部，使籽晶能與熔體進(jìn)行接觸同時又能旋轉(zhuǎn)提拉。在緩慢的提拉過程中，圓柱形晶體不斷增長。
[0005]當(dāng)準(zhǔn)備開爐子取晶體時，需要消除掉內(nèi)外壓力差，向爐內(nèi)充入氣體，使?fàn)t內(nèi)氣壓恢復(fù)到大氣壓下。接下來是使籽晶桿與籽晶夾頭分開，移走爐蓋，從坩堝中取走晶體。籽晶桿是連接在傳動系統(tǒng)上的，籽晶夾頭是一端與籽晶桿連結(jié)，另外一端是與籽晶連結(jié)的。連結(jié)方式采用內(nèi)外螺紋連結(jié)。晶體生長完成后，應(yīng)該是將籽晶夾頭取下，然后取走晶體，但由于晶體較重，使得夾頭無法旋轉(zhuǎn)。故傳統(tǒng)的籽晶桿裝置采用直接損壞籽晶方式，這種做法不僅不利于籽晶桿，而且影響晶體質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有的晶體生長爐提取晶體必須斷裂籽晶桿的問題，本發(fā)明專利提供一種新型籽晶桿設(shè)備。本專利設(shè)計的籽晶夾持裝置也是由籽晶桿及籽晶夾頭組成，不同的是，由一個單獨(dú)的螺紋套管將籽晶桿與籽晶夾頭連結(jié)。在晶體生長過程中，籽晶桿順時針旋轉(zhuǎn)使得籽晶桿與夾頭的接合處越來越緊。當(dāng)從生長爐的坩堝中取出晶體時，用扳手旋轉(zhuǎn)的螺紋套管分離籽晶桿和籽晶夾頭。此過程簡單，不會導(dǎo)致籽晶桿的破壞。
[0007]藍(lán)寶石生長爐并不能簡單的復(fù)制，必須依據(jù)晶體的生長和藍(lán)寶石的物理化學(xué)性能設(shè)計晶體生長工藝。藍(lán)寶石晶體生長爐主要由加熱系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，電源，晶體旋轉(zhuǎn)拉升系統(tǒng)，真空系統(tǒng)和爐腔輔助系統(tǒng)。采用雙螺旋固定的籽晶桿生長的藍(lán)寶石生長爐提取晶體操作簡便，不損壞坩堝和籽晶桿，對大尺寸藍(lán)寶石晶體的質(zhì)量提供了保障。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1為雙螺旋籽晶桿設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2為籽晶桿與螺紋套管整體的側(cè)視圖。
[0010]圖3為螺紋套管的橫截面圖。
[0011]圖4為螺紋套管的俯視圖 具體實施方法:
附圖1為晶體生長過程中以順時針方向旋轉(zhuǎn)的整個籽晶桿(包括籽晶桿(I)和籽晶夾頭(3))。當(dāng)籽晶桿旋轉(zhuǎn)時，處于中間的連接器(2)立即緊密地隨旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)。當(dāng)籽晶桿停止工作時，用扳手將連接裝置以反方向旋轉(zhuǎn)，將晶體和籽晶夾頭整體與籽晶桿脫離。
[0012]圖2中，籽晶桿(I)上端與坩堝保溫蓋相連，下端與籽晶夾頭(3)上端接觸，籽晶夾頭(3)下端與籽晶相連，用中空內(nèi)螺紋套管2)將籽晶桿及籽晶夾頭以螺紋方式旋緊固定。`
【權(quán)利要求】
1.一種用于晶體生長爐內(nèi)的籽晶桿裝置，在晶體生長爐內(nèi)，保溫蓋，上部籽晶桿，連接器下部籽晶桿順序連接，其特征是:籽晶桿與籽晶夾頭接觸，以螺紋套管內(nèi)螺紋相連接固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:籽晶桿和籽晶夾頭以相同螺紋的方向與螺紋套管連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:當(dāng)籽晶桿旋轉(zhuǎn)時，處于中間的螺紋套管立即緊密地隨旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶桿裝置，其特征是:籽晶桿停止工作時，將螺紋套管以反方向旋轉(zhuǎn)，將晶體和籽晶夾 頭整體與籽晶桿脫離。
【文檔編號】C30B15/32GK103695996SQ201310077974
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】丁雨憧, 馬兆遠(yuǎn) 申請人:北京志光伯元科技有限公司