CN204080185U - 一种泡生法制备的蓝宝石单晶 - Google Patents

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左洪波
杨鑫宏
张学军
李铁
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Abstract

本实用新型提供了一种泡生法制备的蓝宝石单晶。它包括四部分，从上至下依次为放肩初期部分、放肩后期部分、等径生长部分和收尾部分，放肩后期部分设置有弧形肩部，等径生长部分直径大于放肩后期部分。本实用新型采用该生长工艺可有效控制蓝宝石单晶内的气泡，降低热应力，减小晶体开裂的可能。另外，收尾部分快速提拉有利于实现自动拉脱，减少出现因晶体掉埚或底部多晶造成开裂的现象，且缩短了工艺时间，降低了电耗成本。

Description

一种泡生法制备的蓝宝石单晶
（一）技术领域
本实用新型涉及一种蓝宝石单晶生长的生长工艺，具体涉及一种泡生法制备的蓝宝石晶体。
（二）背景技术
蓝宝石单晶具有独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能，可在接近2000℃高温的恶劣条件下工作，以其强度高、硬度大、耐冲刷，优异的综合性能等特点被广泛应用于科学技术、空间飞行器，高强度激光器的窗口，国防与民用工业、等电子技术的许多领域，同时也成为了目前LED市场的首选材料。
随着相关应用领域技术的不断发展和产业规模的不断扩大，尤其LED照明方面对蓝宝石晶体的需求量越来越大，不但对蓝宝石单晶的内部质量（如气泡、位错密度、结晶完整性等特性）提出了更高的要求，也要求高品质蓝宝石单晶的制造成本更低。
生长出的高品质蓝宝石单晶不但与单晶炉结构设计密切相关，蓝宝石单晶的生长工艺（参数制定）的合理制定，同样是生长高品质、大尺寸蓝宝石单晶的必要条件。只有制定的生长工艺合理，才有可能生长出形状理想、内部缺陷少、成本低的高品质蓝宝石单晶。
传统泡生法生长出的蓝宝石单晶内部气泡较多，严重影响晶体的出材，尤其是大尺寸产品的出材。而无论是外延衬底材料还是手机屏市场方面，对大尺寸蓝宝石单晶产品的需求都更加迫切，大尺寸产品所占据的市场份额也快速增加。因此，为使蓝宝石产品同时拥有质量和价格优势，泡生法生长蓝宝石单晶的首要任务就是控制晶体内部的气泡。
（三）发明内容
本实用新型就传统泡生法生长蓝宝石单晶内部存在较多气泡的问题，针对气泡产生的原因进行深入分析，对泡生法制备蓝宝石单晶生长工艺中的关键参数进行重新调整，形成一种蓝宝石晶体气泡少、热应力小、不容易掉埚、开裂等问题的泡生法制备的蓝宝石单晶。
本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括四部分，从上至下依次为放肩初期部分、放肩后期部分、等径生长部分和收尾部分，放肩后期部分设置有弧形肩部，等径生长部分直径大于放肩后期部分。
本实用新型还有这样一些特征：
1、所述的放肩初期部分为倒杯底形，重量为1.5kg；
2、所述的放肩后期部分重量为4kg，上部直径小于下部直径；
3、所述的等径生长部分重量为28kg~32kg。
本实用新型的有益效果有：引晶结束后，放肩初期部分调节电压以-8~-13mv/h的速度缓慢降温，提拉速度设为0.1~0.4mm/h；放肩后期部分放慢降温速度，电压调节设定为-6~-11mv/h，同时加大提拉速度，提拉速度设为0.3~0.7mm/h；等径生长部分将电压调节改为-12~-16mv/h，提拉速度设为0.1~0.3mm/h；收尾部分减小电压调节至-10~-12mv/h，适当增大提拉速度，设定为0.5~0.8mm/h。在该条件下运行5h后将提拉速度增大为0.8~1.2mm/h，使晶体与坩埚自动分离。本实用新型采用该生长工艺可有效控制蓝宝石单晶内的气泡，降低热应力，减小晶体开裂的可能。另外，收尾部分快速提拉有利于实现自动拉脱，减少出现因晶体掉埚或底部多晶造成开裂的现象，且缩短了工艺时间，降低了电耗成本。
（四）附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
（五）具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细说明。结合图1，本实施例晶体分为四部分，分别对应生长工艺的控制阶段：放肩初期部分1、放肩后期部分2、等径生长部分3和收尾部分4，具体工艺如下：引晶结束后调节电压以-10mv/h的速度缓慢降温，提拉速度设为0.2mm/h，保证晶体放肩初期部分1的稳定生长；生长20~25h后晶体重量达到1.5kg左右，将电压调节速度设为-8mv/h，以0.5mm/h的速度进行提拉。放慢生长速度的同时加快提拉，有利于增大晶体放肩后期部分2的肩部弧度；当晶体生长到45~52h，重量达到4kg左右时，将电压调节设为-14mv/h，提拉速度设为0.15mm/h，保证较快的晶体生长速度，同时减小提拉量，使晶体等径生长部分3直径较大；晶体生长到75h左右，重量达28kg~32kg后，将电压调节设为-11mv/h，同时适当增大提拉速度至0.6mm/h，进入收尾部分4；运行5h后继续将提拉速度增大为0.9mm/h，使晶体与坩埚自动分离。

Claims (4)

1.一种泡生法制备的蓝宝石单晶，其特征在于它包括四部分，从上至下依次为放肩初期部分、放肩后期部分、等径生长部分和收尾部分，放肩后期部分设置有弧形肩部，等径生长部分直径大于放肩后期部分。
2.根据权利要求1所述的一种泡生法制备的蓝宝石单晶，其特征在于所述的放肩初期部分为倒杯底形，重量为1.5kg。
3.根据权利要求2所述的一种泡生法制备的蓝宝石单晶，其特征在于所述的放肩后期部分重量为4kg，上部直径小于下部直径。
4.根据权利要求3所述的一种泡生法制备的蓝宝石单晶，其特征在于所述的等径生长部分重量为28kg~32kg。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107059115A (zh) * 2017-04-20 2017-08-18 山西中聚晶科半导体有限公司 一种泡生法制备蓝宝石晶体的生长方法
CN111850688A (zh) * 2020-07-22 2020-10-30 哈尔滨秋硕半导体科技有限公司 一种抑制泡生法蓝宝石单晶缩肩的冷却装置

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