CN102560655A

CN102560655A - 一种蓝宝石晶体生长炉

Info

Publication number: CN102560655A
Application number: CN2012100496455A
Authority: CN
Inventors: 郭宏鹤; 施吉祥; 胡森; 吴成荣; 唐忠元
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种蓝宝石晶体生长炉，它包括炉体（1），在炉体（1）上设有电极（10）；炉体（1）内安装有反射屏，在反射屏内设有固定盘（3）、坩埚（11）以及发热体（6），固定盘（3）与炉体（1）底部固定，坩埚（11）通过钨棒组（12）固定在固定盘（3）上，发热体（6）位于坩埚（11）与反射屏之间，发热体（6）的两极与电极（10）连接；炉体（1）的外部设有提拉支架（8）及提拉杆（9），提拉杆（9）的上端部活动安装在提拉支架（8）上，顶部设有开口，底部与坩埚（11）联通。本发明提供的这种蓝宝石晶体生长炉，采用泡生法蓝宝石晶体生长工艺，实现直径大于250mm蓝宝石晶体的规模化生产。

Description

一种蓝宝石晶体生长炉

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石晶体生长炉。

背景技术

随着LED照明产业的快速发展，蓝宝石晶体衬底材料市场需求将迅速增长。由于蓝宝石晶体的熔点高达2050°C，莫氏硬度为9，仅次于金刚石，因此晶体生长和加工技术难度很高，世界上只有极少数国家能制备出满足衬底质量和尺寸要求的蓝宝石晶体。目前蓝宝石晶体的生长技术主要有火焰法、提拉法、导模法、热交换法、泡生法、温梯法和下降法生长技术。火焰法生长蓝宝石晶体具有镶嵌、气泡等严重体缺陷，达不到光学质量的要求。提拉法生长蓝宝石晶体具有热应力大、位错密度高，利用率不高的缺点；而热交换法整个晶体生长阶段通流动氦气，而且对控温装置的精确度要求苛刻，因而成本很高。导模法生长蓝宝石晶体的优点是可以根据实际需要生长不同形状的晶体，但难以生长高光学质量的晶体。泡生法的生长效率很高，单根晶体的重量在30多公斤以上，晶体成本较低，晶体品质能达到光学级和基片级的要求，是目前LED蓝宝石晶体的主流生长技术。

发明内容

本发明提供了一种蓝宝石晶体生长炉，采用泡生法蓝宝石晶体生长工艺，实现直径大于250mm蓝宝石晶体的规模化生产，本发明生长出的晶体纯度≥99.995%，晶体位错密度：<1000/cm2，晶体x射线双晶摇摆曲线半高宽<20，同时可作LED衬底材料。

本发明采用了以下技术方案：一种蓝宝石晶体生长炉，它包括炉体，在炉体上设有电极；所述炉体内安装有反射屏，在反射屏内设有固定盘、坩埚以及发热体，所述固定盘与炉体底部固定，所述坩埚通过钨棒组固定在固定盘上，所述发热体位于坩埚与反射屏之间，发热体的两极与电极连接；所述炉体的外部设有提拉支架及提拉杆，提拉杆的上端部活动安装在提拉支架上，所述的提拉杆为中空状结构，顶部设有开口，底部伸入炉体内部与坩埚联通。

所述炉体内安装有刚玉垫，所述固定盘安装在刚玉垫上，通过刚玉垫与炉体底部固定；所述反射屏由下反射屏、侧反射屏及上反射屏组成，所述上反射屏安装在炉体的顶部，所述侧反射屏安装在炉体的四周，所述下反射屏安装在固定盘上；所述发热体整体呈鼠笼状结构安装在坩埚与反射屏之间；所述固定盘是带有螺纹丝扣的钼盘；所述钨棒组由24根并联联接的等长度的钨棒组成；所述坩埚为钨坩埚；所述提拉支架设置有减速机构和直线运动机构，所述的减速机构设置为大减速比的减速器，所述的直线运动机构设置为直线模组；所述提拉杆为中空状可旋转的连杆结构。

本发明具有以下有益效果：本发明采用反射屏结构，反射屏变形量小，温场梯度均衡，结构稳定，生长出的蓝宝石晶体大尺寸；本发明生长出的晶体纯度≥99.995%，晶体位错密度：<1000/cm2，晶体x射线双晶摇摆曲线半高宽<20，同时可作LED衬底材料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种蓝宝石晶体生长炉，它包括炉体1，在炉体1上设有电极10，炉体1底部安装有刚玉垫2，炉体1内安装有反射屏，在反射屏内设有固定盘3、坩埚11以及发热体6；坩埚11为钨坩埚，固定盘3是带有螺纹丝扣的钼盘，固定盘3安装在刚玉垫2上，通过刚玉垫2与炉体1底部固定；所述反射屏由下反射屏4、侧反射屏5及上反射屏7组成，所述上反射屏7安装在炉体1的顶部，所述侧反射屏5安装在炉体1的四周，所述下反射屏4安装在固定盘3上；所述坩埚11通过钨棒组12固定在固定盘3上，钨棒组12由24根并联联接的等长度的钨棒组成；所述发热体6整体呈鼠笼状结构位于坩埚11与反射屏之间，发热体6的两极与电极10连接。炉体1的外部设有提拉支架8及提拉杆9，提拉杆9的上端部活动安装在提拉支架8上，所述的提拉杆9为中空状可旋转的连杆结构，提拉杆9顶部设有开口，底部伸入炉体1内部与坩埚11联通，提拉支架8设置有减速机构和直线运动机构，减速机构设置为大减速比的减速器，直线运动机构设置为直线模组。

本发明的原理如下：在高真空环境下，发热体加电发热，加热坩埚内纯度≥99.995%的高纯氧化铝原料，在2050°C条件下使之熔化，利用反射屏平衡温场，保持合适的温度梯度，采用提拉杆顶部的籽晶下种、放肩、等径生长、降温等工艺过程的方式生长晶体。在保证晶体尺寸的同时，提升提拉杆，通过合理的控制能量即微量提拉获得高质量的晶体。

Claims

1.一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是它包括炉体（1），在炉体（1）上设有电极（10）；所述炉体（1）内安装有反射屏，在反射屏内设有固定盘（3）、坩埚（11）以及发热体（6），所述固定盘（3）与炉体（1）底部固定，所述坩埚（11）通过钨棒组（12）固定在固定盘（3）上，所述发热体（6）位于坩埚（11）与反射屏之间，发热体（6）的两极与电极（10）连接；所述炉体（1）的外部设有提拉支架（8）及提拉杆（9），提拉杆（9）的上端部活动安装在提拉支架（8）上，所述的提拉杆（9）为中空状结构，顶部设有开口，底部伸入炉体（1）内部与坩埚（11）联通。

2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述炉体（1）内安装有刚玉垫（2），所述固定盘（3）安装在刚玉垫（2）上，通过刚玉垫（2）与炉体（1）底部固定。

3.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述反射屏由下反射屏（4）、侧反射屏（5）及上反射屏（7）组成，所述上反射屏（7）安装在炉体（1）的顶部，所述侧反射屏（5）安装在炉体（1）的四周，所述下反射屏（4）安装在固定盘（3）上。

4.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述发热体（6）整体呈鼠笼状结构安装在坩埚（11）与反射屏之间。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述固定盘（3）是带有螺纹丝扣的钼盘。

6.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述钨棒组（12）由24根并联联接的等长度的钨棒组成。

7.根据权利要求1或4所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述坩埚（11）为钨坩埚。

8.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述提拉支架（8）设置有减速机构和直线运动机构，所述的减速机构设置为大减速比的减速器，所述的直线运动机构设置为直线模组。

9.根据权利要求1所述的一种蓝宝石晶体生长炉，其特征是所述提拉杆（9）为中空状可旋转的连杆结构。