CN203923452U - 一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，用于晶体生长的热场，该热场设置有模具、坩埚、加热器及抽真空装置；所述模具的中央具有毛细缝，该模具放置在所述坩埚中，该坩埚的下方具有一支撑该坩埚的坩埚架，所述坩埚通过坩埚架放置在所述热场的底部；所述加热器由置于热场外的高频感应线圈及置于热场内坩埚周围的发热管组成，通过高频感应线圈感应加热使发热管发热；所述热场由保温桶、上保温盖及下保温盖组成，所述上保温盖中心设置有籽晶杆；所述保温桶周围还具有若干气体导流通道，所述气体导流通道的出气口正对模具的上端面处，所述气体导流通道的进气口与输气软管相连，该输气软管上配备有流量调节阀。本实用新型的优点在于：采用该设备，通过控制导流通道内气体的流速，使晶体生长的形状得到了控制，因此生长过程中，可克服外界扰动对晶体形状的影响；另外还可以用于生长特定形状的晶体。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种晶体生长设备，具体说是一种能够实时控制晶体形状和大小的导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备。
背景技术
在目前的导模法生长棒状蓝宝石晶体的过程中，晶体的形状通常很难控制，如果热场（Hot Zone）在晶体生长的过程中始终处于稳定的保温和加热过程，则可以生长出形状均匀的晶体；如果由于外界扰动（炉压变化、加热电流波动、气流状态变化等），则晶体的形状也会因扰动发生变化，使晶体的尺寸变大或变小；以生长圆柱形晶体为例，在无晶体生长控制手段的情况下，生长出的目标形状为圆柱形的蓝宝石晶体，在外界扰动下却往往成为了葫芦状的晶体。
在特殊的行业应用中，需要有特殊形式的蓝宝石晶体，比如用于装饰品的蓝宝石晶体，因此，在晶体生长过程中可以实时改变晶体大小的设备成为了一种需求，经检索有关文献，未发现与本实用新型相同的技术方案。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够在晶体生长时能够实时控制晶体形状和大小的导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，其创新点在于：用于晶体生长的热场及抽真空装置，该热场设置有模具、坩埚、加热器；所述模具的中央具有毛细缝，该模具放置在所述坩埚中，该坩埚的下方具有一支撑该坩埚的坩埚架，所述坩埚通过坩埚架放置在所述热场的底部；所述加热器由置于热场外的高频感应线圈及置于热场内坩埚周围的发热管组成，通过高频感应线圈感应加热使发热管发热；所述热场由保温桶、上保温盖及下保温盖组成，所述上保温盖中心设置有籽晶杆；其特征在于：所述保温桶周围还具有若干气体导流通道，所述气体导流通道的出气口正对模具的上端面处，所述气体导流通道的进气口与输气软管相连，该输气软管上配备有流量调节阀。
进一步的，所述气体导流通道以保温桶的中心为圆心呈环状均匀分布在保温桶周围。
进一步的，所述气体导流通道由缓冲流道及出气流道组成，所述缓冲流道从进气口方向至出气口方向口径逐渐减小。
进一步的，所述缓冲流道通过切割加工的方式形成。
进一步的，所述切割加工的方式为钻孔。
本实用新型的优点在于：通过控制导流通道内气体流速可实时改变晶体的大小，使晶体的形状得到控制，从而生长出特定形状的晶体；导流通道出气口正对模具的上端面处使得更多的气体与模具上端面的接触面；气体导流通道以保温桶的中心为圆心呈环状均匀分布在保温桶周围，使得气体均匀地分布在模具上端面；气体导流通道由缓冲流道及出气流道组成，使得气体流速得到缓冲；缓冲流道通过钻孔切割形成，方便制造。
附图说明
图1是本实用新型的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备的结构示意图。
图2是本实用新型的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备的使用流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。
实施例一
如图1所示的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备：包括用于晶体生长的热场及抽真空装置，该热场设置有模具8、坩埚9、加热器；所述热场由保温桶1、上保温盖4及下保温盖2组成，所述保温桶周围还具有若干气体导流通道10，该气体导流通道10的出气口正对模具8的上端面处，气体导流通道10的进气口与输气软管相连，该输气软管上配备有流量调节阀，所述上保温盖中心设置有籽晶杆12；所述模具8的中央具有毛细缝，该模具8放置在所述坩埚9中，该坩埚9的下方具有一支撑该坩埚的坩埚架6，所述坩埚9通过坩埚架6放置在所述热场的底部；所述加热器由置于热场外的高频感应线圈5及置于热场内坩埚9周围的发热管3组成，通过高频感应线圈5感应加热使发热管3发热。
本实施例中，优选的，所述气体导流通道10以保温桶1的中心为圆心呈环状均匀分布在保温桶1周围，所述气体导流通道1由缓冲流道及出气流道组成，所述缓冲流道从进气口方向至出气口方向口径逐渐减小，所述缓冲流道通过钻孔切割加工形成。
使用时，如图2所示，按照如下步骤进行：
步骤1：在坩埚9中放入纯度大于99.995%的高纯氧化炉原材料，同时将模具8固定在坩埚内；
步骤2：将坩埚9置于热场内的坩埚基座6上；
步骤3：将晶体生长热场抽真空，真空度为103Pa左右；
步骤4：通过高频感应线圈5感应加热，使加热器3加热使热场内的温度升温至2050度左右，高纯度氧化铝原料被熔化；
步骤5：当溶液沿模具8的毛细缝爬升至毛细缝顶端时，使籽晶杆12下降进行引晶，晶体以10 ～ 100mm/h 的速度生长；
步骤6：生长过程中向热场内的导气孔10内通惰性气体、CO或CO2中的一种或多种，优选地，这里的气体采用氩气；
步骤7：当受外界扰动，晶体11直径大于设计值时，调节流浪调节阀，适当减小导气孔10内气流速度，使晶体11直径回到设计值；
步骤8：当受外界扰动，当晶体11直径小于设计值时，调节流量调节阀，适当增加导气孔10内的气流速度，使晶体11直径回到设计值；
步骤9：当晶体11的直径与模具7尺寸基本一致时，保持熔体膜7厚度不变，实现等径生长直至晶体11生长结束；
步骤10：提拉籽晶杆12使晶体11脱离模具，随后使热场降温至1900度，保持一段时间进行退火处理；
步骤11：将加热功率缓慢降零，等晶体11温度接近室温后取出晶体11。
Claims (5)
1.一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，包括：用于晶体生长的热场及抽真空装置，该热场设置有模具、坩埚、加热器；所述模具的中央具有毛细缝，该模具放置在所述坩埚中，该坩埚的下方具有一支撑该坩埚的坩埚架，所述坩埚通过坩埚架放置在所述热场的底部；所述加热器由置于热场外的高频感应线圈及置于热场内坩埚周围的发热管组成，通过高频感应线圈感应加热使发热管发热；所述热场由保温桶、上保温盖及下保温盖组成，所述上保温盖中心设置有籽晶杆；其特征在于：所述保温桶周围还具有若干气体导流通道，所述气体导流通道的出气口正对模具的上端面处，所述气体导流通道的进气口与输气软管相连，该输气软管上配备有流量调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，其特征在于：所述气体导流通道以保温桶的中心为圆心呈环状均匀分布在保温桶周围。
3.根据权利要求1所述的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，其特征在于：所述气体导流通道由缓冲流道及出气流道组成，所述缓冲流道从进气口方向至出气口方向口径逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，其特征在于：所述缓冲流道通过切割加工的方式形成。
5.根据权利要求4所述的一种导模法棒状蓝宝石晶体的生长设备，其特征在于：所述切割加工的方式为钻孔。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104862775A (zh) * | 2015-06-09 | 2015-08-26 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种蓝宝石晶体半球罩的生长装置及其生长方法 |
| CN115874267A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-03-31 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 导模法生长对称放肩氧化镓晶体的热场结构 |
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2014
- 2014-05-30 CN CN201420284269.2U patent/CN203923452U/zh not_active Expired - Fee Related
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