CN102051672A - 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法 - Google Patents

垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102051672A
CN102051672A CN2009101978896A CN200910197889A CN102051672A CN 102051672 A CN102051672 A CN 102051672A CN 2009101978896 A CN2009101978896 A CN 2009101978896A CN 200910197889 A CN200910197889 A CN 200910197889A CN 102051672 A CN102051672 A CN 102051672A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crucible
bell
stay
temperature
size high
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009101978896A
Other languages
English (en)
Inventor
黄小卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Xinjin Precision Corundum Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Shanghai Unionlight Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Unionlight Photoelectric Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Unionlight Photoelectric Technology Co Ltd
Priority to CN2009101978896A priority Critical patent/CN102051672A/zh
Publication of CN102051672A publication Critical patent/CN102051672A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

一种垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，涉及晶体生长新工艺，在泡生法的基础上，结合提拉法(CZ)、热交换法(HEM)、温梯法(TGT)和坩埚下降法的优点，包括提拉结构，在所述的提拉结构下与炉盖和炉膛相连，所述的炉膛中设置有法兰座、金属发热体、保温罩和坩埚，在所述的法兰座下固定环状组合保温层，所述的坩埚下设置坩埚托和坩埚托杆用于支撑坩埚，所述坩埚托杆外包裹下保温罩。通过创造一个可调节温度梯度和温场中心的特殊高温真空晶体炉，生产出大尺寸高温氧化物晶体。有益效果是利用最低的能耗和最低的成本制造出多种高品质高温氧化物晶体材料。

Description

垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
技术领域
本发明涉及晶体生长新工艺，具体是一种用于垂直温度梯度泡生法(Vertical Temperature Grade Kyropoulos Method简称VGKM或VGKT)生长大尺寸高温氧化物晶体的方法。
背景技术
随着光通讯、激光工业和LED产业的发展、需要的各种光功能晶体材料的质量和尺寸越来越大。目前生长大尺寸高质量的光功能晶体尤其是高温氧化物晶体目前主要是泡生法、提拉法(CZ)、热交换法(HEM)、温梯法(TGT)和坩埚下降法；以上方法都或多或少存在一定的局限性、不能很好的实现高温氧化物晶体的工业化生产。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种能够解决高温氧化物晶体工业化批量生产的质量问题和质量稳定性问题的垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：包括提拉结构，在所述的提拉结构下与炉盖和炉膛相连，所述的炉膛中设置有法兰座、金属发热体、保温罩和坩埚，在所述的法兰座下固定环状组合保温层，所述的坩埚下设置坩埚托和坩埚托杆用于支撑坩埚，所述坩埚托杆外包裹下保温罩。
所述的炉盖包括小炉盖、大炉盖和下炉盖，大炉盖和下炉盖固定在炉膛的上下面，构成了生长的空腔，在空腔的一侧和真空装置相通。
所述小炉盖、大炉盖和下炉盖的内部设置机械提升机构，用于对小炉盖、大炉盖和下炉盖进行可调梯度。
所述的保温罩外包覆有陶瓷绝缘体，在法兰座上通过陶瓷绝缘体支撑上保温罩。
在所述坩埚的上部还设置可调梯度的坩埚盖或保温罩或坩埚盖和保温罩，用于达到保温和热反射的效果。
在所述下保温罩下部垫有绝缘兼备隔热功能的陶瓷层。
本发明的方法在于在泡生法的基础上，结合提拉法(CZ)、热交换法(HEM)、温梯法(TGT)和坩埚下降法的优点，创造一个可调节温度梯度和温场中心的特殊高温真空晶体炉，通过装炉、抽高真空、升温化料、洗籽晶、实时温场调节、提拉法结合泡生法下种、多次“缩径工艺”、泡生法结合提拉法“放肩工艺”、泡生法结合提拉法“等径工艺”、泡生法结合VGF(包括：TGT和HEM)技术等径生长(控径技术为CZ称重)、泡生法结合CZ法收尾&脱坩埚、退火，生产出大尺寸高温氧化物晶体，同样适用于高真空环境和气氛保护环境。
本发明的有益效果是利用最低的能耗和最低的成本制造出多种高品质高温氧化物晶体材料制品。而对于提拉法(CZ)相比较结果：通过结合泡生法、HEM、坩埚下降和TGT的温场设计优点，成功实现了“平界面生长”，解决了提拉法“凸界面生长”应力大从而引起大位错密度的问题；通过结合泡生法、HEM、坩埚下降法和TGT的温场设计和生长工艺优点，可以在较小的坩埚内实现较大的晶体直径(例如110～120MM的晶体只需130mm左右的坩埚内径)；生长同尺寸的晶体能耗远远低于提拉法；晶体生长中后期，大部分采用了泡生法的技术特点，避免的机械振动的干扰。对于泡生法(Kyropoulos)比较结果：通过结合泡生法、提拉法、HEM和TGT的温场设计优点，结合提拉法工艺优点，成功解决了传统泡生法当晶体生长结束与剩余熔体脱离时产生较大热冲击的问题；在信号采集和温度控制上有很大的创新性，实现了晶体生长的实时控制。克服了传统泡生法晶体生长过程受外界因素变化影响较大的缺点(如：水温变化，电压波动)；采用特殊的方法和技术，解决了泡生法对温场对称要求苛刻的缺点；结合提拉法工艺优点，先进行多次“缩径”工艺有效减少籽晶上的位错，采取先“提拉工艺”后“泡生工艺”。对于温度梯度法(TGT)、热交换法(HEM)和坩埚下降法相比较结果：采取了提拉法和泡生法的工艺优点，采用了顶部下籽晶的方法，完全有别与TGT、坩埚下降法和HEM的籽晶放置在坩埚底部；结合泡生法和提拉法的温场设计优点，成功解决了坩埚下降法、TGT和HEM的主要缺点：晶体和坩埚壁接触从而产生应力或寄生成核。同时由于不与坩埚壁接触，大大延长坩埚的使用寿命；同时，解决了坩埚下降法、TGT和HEM生长过程不能直接观察的问题，实现了晶体生长的实时控制。
附图说明
图1为本发明垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的第一实施例结构示意图；
图2为本发明垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的第二实施例结构示意图
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，第一实施例，一种垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，包括提拉结构1，将提拉结构1与炉盖2和炉膛3相连接，其中炉膛3中安装法兰座4、金属发热体5、保温罩6和坩埚7，金属发热体5放置在法兰座4上，法兰座4下固定环状组合保温层8，坩埚7下安装坩埚托9和坩埚托杆10用于支撑坩埚4，坩埚托杆10穿过下保温罩11，并在保温罩6和发热体法兰之间以及下保温罩11的下部包覆一层陶瓷绝缘体。在坩埚7的开口处还放置坩埚盖12，坩埚盖12内表面制有不同台阶面，具有可调梯度。
如图2所示，第二实施例，一种垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，包括提拉结构1，将提拉结构1与炉盖2和炉膛3相连接，其中炉膛3中安装法兰座4、金属发热体5、保温罩6和坩埚7，金属发热体5放置在法兰座4上，法兰座4下固定环状组合保温层8，坩埚7下安装坩埚托9和坩埚托杆10用于支撑坩埚4，坩埚托杆10穿过下保温罩11，并在保温罩6和发热体法兰之间以及下保温罩11的下部包覆一层陶瓷绝缘体。在坩埚7的开口处还放置保温罩12’，保温罩12’内表面制有不同台阶面，具有可调梯度。
在如图1和2所示，将炉盖2分为小炉盖21、大炉盖22和下炉盖23，大炉盖22和下炉盖23固定在炉膛3的上下面，构成了生长的空腔，在空腔的一侧和真空装置13相通。其中小炉盖21、大炉盖22和下炉盖23都是可调梯度的，内部安装机械提升机构。通过装炉、抽高真空、升温化料、洗籽晶、实时温场调节、提拉法结合泡生法下种、多次“缩径工艺”、泡生法结合提拉法“放肩工艺”、泡生法结合提拉法“等径工艺”、泡生法结合TGT(包括：VGF和HEM)技术等径生长(控径技术为CZ称重)、泡生法结合CZ法收尾&脱坩埚、退火，生产出大尺寸高温氧化物晶体。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：包括提拉结构，在所述的提拉结构下与炉盖和炉膛相连，所述的炉膛中设置有法兰座、金属发热体、保温罩和坩埚，在所述的法兰座下固定环状组合保温层，所述的坩埚下设置坩埚托和坩埚托杆用于支撑坩埚，所述坩埚托杆外包裹下保温罩。
2.根据权利要求1所述生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：所述的炉盖包括小炉盖、大炉盖和下炉盖，大炉盖和下炉盖固定在炉膛的上下面，构成了生长的空腔，在空腔的一侧和真空装置相通。
3.根据权利要求2所述生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：所述的小炉盖、大炉盖和下炉盖都是可调梯度的，内部设置有机械提升机构。
4.根据权利要求1所述生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：所述保温罩外包覆有陶瓷绝缘体，在法兰座上通过陶瓷绝缘体支撑上保温罩。
5.根据权利要求1所述生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：所述坩埚上部加盖有坩埚盖或保温罩或坩埚盖和保温罩，并且具有梯度分布。
6.根据权利要求1所述生长大尺寸高温氧化物晶体的方法，其特征在于：所述下保温罩下部垫有绝缘兼备隔热功能的陶瓷层。
CN2009101978896A 2009-10-29 2009-10-29 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法 Pending CN102051672A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101978896A CN102051672A (zh) 2009-10-29 2009-10-29 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009101978896A CN102051672A (zh) 2009-10-29 2009-10-29 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102051672A true CN102051672A (zh) 2011-05-11

Family

ID=43956457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101978896A Pending CN102051672A (zh) 2009-10-29 2009-10-29 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102051672A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758255A (zh) * 2012-08-02 2012-10-31 元亮科技有限公司 顶部籽晶温度梯度法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
CN103205804A (zh) * 2013-04-27 2013-07-17 哈尔滨奥瑞德光电技术股份有限公司 一种蓝宝石单晶炉底部保温结构
CN103409794A (zh) * 2013-08-16 2013-11-27 哈尔滨工业大学 蓝宝石单晶电阻生长炉
CN106435712A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 济南金曼顿自动化技术有限公司 一种炉腔可更换的晶体提拉炉

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102758255A (zh) * 2012-08-02 2012-10-31 元亮科技有限公司 顶部籽晶温度梯度法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
CN102758255B (zh) * 2012-08-02 2015-05-27 元亮科技有限公司 顶部籽晶温度梯度法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
CN103205804A (zh) * 2013-04-27 2013-07-17 哈尔滨奥瑞德光电技术股份有限公司 一种蓝宝石单晶炉底部保温结构
CN103205804B (zh) * 2013-04-27 2016-04-20 哈尔滨奥瑞德光电技术有限公司 一种蓝宝石单晶炉底部保温结构
CN103409794A (zh) * 2013-08-16 2013-11-27 哈尔滨工业大学 蓝宝石单晶电阻生长炉
CN106435712A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 济南金曼顿自动化技术有限公司 一种炉腔可更换的晶体提拉炉
CN106435712B (zh) * 2016-11-14 2018-09-18 济南金曼顿自动化技术有限公司 一种炉腔可更换的晶体提拉炉

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101705516A (zh) 顶部籽晶温度梯度法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
CN102628184B (zh) 真空感应加热生长宝石晶体的方法和实现该方法的设备
CN202558970U (zh) 一种类单晶硅铸锭炉
CN100513652C (zh) 降埚直拉法生长低位错锗单晶工艺及装置
CN110983429A (zh) 单晶炉及单晶硅制备方法
CN206157273U (zh) 一种新型单晶炉
CN102534758A (zh) 一种棒状蓝宝石晶体的生长方法及设备
CN102051672A (zh) 垂直温度梯度泡生法生长大尺寸高温氧化物晶体的方法
CN101760781A (zh) 模块化设计多用途晶体生长系统
CN103451726A (zh) 一种水致冷铸锭炉及其铸锭工艺
CN109023525A (zh) 一种底座可移动的蓝宝石晶体生长炉
CN102560631A (zh) 蓝宝石晶体的生长方法及设备
CN101851782A (zh) 一种次单晶硅铸锭炉的双腔体隔热笼
CN103255477B (zh) 一种成型蓝宝石晶体的生长方法及设备
CN102433585B (zh) 准单晶铸锭炉热场结构
CN103469304B (zh) 多支成形蓝宝石长晶装置及其长晶方法
CN111763985A (zh) 一种用于单晶生产炉的热屏结构及单晶生产炉
CN201942779U (zh) 一种应用在单晶炉中的热屏装置
CN202499932U (zh) 一种蓝宝石晶体生长炉
CN103160934A (zh) 一种生长晶体材料时的温度梯度控制装置及其方法
CN103320857B (zh) 一种蓝宝石晶体的生长方法及设备
CN202492614U (zh) 复合型坩埚侧面护板
CN202297860U (zh) 具有升降机构的单晶炉热场
CN114737253A (zh) 生长大尺寸蓝宝石单晶板材的单晶炉热场结构及方法
CN102560655A (zh) 一种蓝宝石晶体生长炉

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: FUJIAN XINJING PRECISION CORUNDUM TECHNOLOGY CO.,

Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI UNIONLIGHT PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20120704

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201800 #/F, BOTTOM, BUILDING 6, NO.328, JIAJIANGONG ROAD, MALU TOWN, JIADING DISTRICT, SHANGHAI CITY TO: 366200 FA1-2,,, FA1-1, LIANCHENG COUNTY INDUSTRIAL PARK DISTRICT, LONGYAN CITY, FUJIAN PROVINCE

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120704

Address after: 366200. FA1-1 and FA1-2 plots of Liancheng Industrial Park, Liancheng County, Fujian, Longyan

Applicant after: Fujian Xinjin Precision Corundum Technology Co.,Ltd.

Address before: 201800 Shanghai Jiading District Malu Town Jiajian Road No. 328 building 6 floor

Applicant before: Shanghai Unionlight Photoelectric Technology Co., Ltd.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110511