CN107653489B - 一种晶体的生长方法 - Google Patents

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Abstract

一种晶体的生长方法，按顺序依次包括晶结引晶工艺与连续引晶工艺复合模式的设计，两种工艺之间的过渡阶段采用连续引晶工艺，将拉晶结引晶工艺和连续引晶整合在一起，创造一种复合引晶工艺，适应生产的实际需要，而且根据引晶工艺实际使用可以提升单机产能和缩短引晶周期,降低生产成本。

Description

一种晶体的生长方法
技术领域
本发明涉及一种晶体的生长方法，特别是包括对晶体引晶的工艺方法。
背景技术
传统的晶结引晶工艺，根据晶结大小以固定的时间间隔分别进行晶结的提拉，提拉过程中流体扰动较为剧烈从而影响生长界面的热量传输造成温度起伏，而温度起伏必然对蓝宝石结晶产生不利影响使气泡不利于排出降低引晶质量。
传统的连续引晶工艺，相对于晶结引晶工艺，引晶过程中流体扰动较小，有助于更好地排出气泡，但是由于生长速率较慢，所需时间较传统晶结引晶工艺更长，不免浪费机台稼动率与人力。
发明内容
为解决以上技术问题，一方面，本发明提供一种晶体的生长方法，在长晶炉中生长晶体，其特征在于：依次包括第一生长阶段与第二生长阶段，所述第一生长阶段采用晶结引晶工艺，所述第二生长阶段采用连续引晶工艺。
根据本发明，优选地，所述第一生长阶段的晶体直径范围在15~25mm，既保证了晶体生长速度，又不会因为采用晶结引晶工艺过长导致缺陷过多，例如由于晶结引晶工艺温度比较低，导致的杂质含量增高。
根据本发明，优选地，所述第一生长阶段至少由第一步晶结引晶和第二步晶结引晶组成。
根据本发明，优选地，所述第一步晶结引晶的晶体直径范围为15~20mm，所述第二步晶结引晶的晶体直径范围为20~25mm。
根据本发明，优选地，所述第一步晶结引晶的晶体放大速率为0.3~0.5mm/min，所述第一步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.035~0.045g/min。
根据本发明，优选地，所述第一步晶结引晶的提拉晶体周期为4.5~5.5min。
根据本发明，优选地，所述第二步晶结引晶的晶体放大速率为0.2~0.3mm/min，所述第二步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min。
根据本发明，优选地，所述第二步晶结引晶的提拉晶体周期为7.5~8.5min。
根据本发明，优选地，第一生长阶段与第二生长阶段之间具有过渡阶段，过渡阶段采用连续引晶工艺，采用放大速率为0.15 ~0.25mm/min，结晶温度更高，晶结放大速率更小，更能充分地排除杂质。
根据本发明，优选地，所述过渡阶段加热功率需提高150~250w，才能实现放大速率降低。
根据本发明，优选地，所述过渡阶段的结束时间为所述加热功率提高后20~40min。
根据本发明，优选地，所述第二生长阶段的晶体直径范围为25~50mm。
根据本发明，优选地，所述第二生长阶段的晶体放大速率为0.081~0.085mm/min，所述第二生长阶段的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min，因为经过渡阶段后，晶体缺陷降低；此时，晶体生长驱动力（即过冷度），主要源于晶体本身散热，为保证自动生长程序运行后保持稳定结晶，防止出现晶体不结晶甚至晶体回融现象，需增大晶结散热面积，使晶结散热量保持稳定，通过设定放大速率参数来达到目的。
本发明的有益效果是，解决了背景技术中的问题，借用本发明的复合引晶显著缩短引晶时间和提高引晶质量。本发明的其他有益效果将在实施例中进一步描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
图1 复合引晶方式示意图
图2 复合引晶步骤图
图3 复合引晶工艺表（表中数值为实施例优选参数）。
具体实施方式
下面结合示意图对本发明的进行详细的描述，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例
参看图1，本发明提供了一种晶体的生长方法，在长晶炉中生长晶体，对原有的引晶工艺进行改良和整合，将原来固有的单一引晶方式(晶结引晶或连续引晶)整合到同一个新型的引晶工艺上，具体来说，参看图2，依次包括第一生长阶段与第二生长阶段，第一生长阶段采用晶结引晶工艺，第二生长阶段采用连续引晶工艺。
参看图3中的图表，第一生长阶段的晶体直径范围在15~25mm，第一生长阶段至少由第一步晶结引晶和第二步晶结引晶组成，第一步晶结引晶的晶体直径范围为15~20mm，第一步晶结引晶的晶体放大速率为0.3~0.5mm/min，优选为0.4mm/min，第一步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.035~0.045g/min，优选为0.04g/min，第一步晶结引晶的提拉晶体周期为4.5~5.5min。第二步晶结引晶的晶体直径范围为20~25mm，第二步晶结引晶的晶体放大速率为0.2~0.3mm/min，优选为0.25mm/min，第二步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min，优选为0.05g/min，所述第二步晶结引晶的提拉晶体周期为7.5~8.5min，两者晶体放大速率接近，第二步晶结引晶略小于第一步晶结引晶，即第二步晶结引晶温度较高，进一步消除晶体缺陷，又不至于影响放大效率。
第一生长阶段与第二生长阶段之间具有过渡阶段，过渡阶段采用连续引晶工艺，过渡阶段加热功率需提高150~250w，才能实现放大速率降低，采用放大速率为0.15 ~0.25mm/min，优选为0.02mm/min，结晶温度更高，晶结放大速率更小，更能充分地排除杂质。过渡阶段在加热功率提高后的20~40min结束，进入第二生长阶段。
第二生长阶段的晶体直径范围为25~50mm，第二生长阶段的晶体放大速率为0.081~0.085mm/min，优选为0.083mm/min，所述第二生长阶段的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min，优选为0.05g/min，因为经过渡阶段后，晶体缺陷降低；此时，晶体生长驱动力（即过冷度），主要源于晶体本身散热，为保证自动生长程序运行后保持稳定结晶，防止出现晶体不结晶甚至晶体回融现象，需增大晶结散热面积，使晶结散热量保持稳定，通过设定放大速率参数来达到目的。
尽管已经描述本发明的示例性实施例，但是理解的是，本发明不应限于这些示例性实施例而是本领域的技术人员能够在如下文的权利要求所要求的本发明的精神和范围内进行各种变化和修改。

Claims (11)

1.一种晶体的生长方法，在长晶炉中生长晶体，晶体材料为蓝宝石，其特征在于：依次包括第一生长阶段与第二生长阶段，所述第一生长阶段采用晶结引晶工艺，所述第一生长阶段至少由第一步晶结引晶和第二步晶结引晶组成，所述第一步晶结引晶的晶体放大速率为0.3~0.5mm/min，所述第一步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.035~0.045g/min，所述第二步晶结引晶的晶体放大速率为0.2~0.3mm/min，所述第二步晶结引晶的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min，所述第二生长阶段采用连续引晶工艺。
2.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述第一生长阶段的晶体直径范围在15~25mm。
3.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述第一步晶结引晶的晶体直径范围为15~20mm，所述第二步晶结引晶的晶体直径范围为20~25mm。
4.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，所述第一步晶结引晶的提拉晶体周期为4.5~5.5min。
5.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述第二步晶结引晶的提拉晶体周期为7.5~8.5min。
6.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：第一生长阶段与第二生长阶段之间具有过渡阶段，所述过渡阶段采用连续引晶工艺，采用放大速率为0.15 ~0.25mm/min。
7.根据权利要求6所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述过渡阶段加热功率需提高150~250w。
8.根据权利要求6所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述过渡阶段的生长温度大于第一生长阶段的生长温度。
9.根据权利要求6所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述过渡阶段的结束时间为所述加热功率提高后20~40min。
10.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述第二生长阶段的晶体直径范围为25~50mm。
11.根据权利要求1所述的一种晶体的生长方法，其特征在于：所述第二生长阶段的晶体放大速率为0.081~0.085mm/min，所述第二生长阶段的晶体重量增加速度为0.045~0.055g/min。
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