CN204198901U - 一种蓝宝石晶体导模法生长装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种蓝宝石晶体导模法生长装置，包括晶体生长炉，炉内具有一用于装氧化铝溶液的外坩埚、一置于外坩埚口上方并与外坩埚口配合的吊盘以及一倒置于外坩埚内的内坩埚；所述内坩埚的坩埚底设置有向内坩埚吹入排液气体的通气管，并通过该通气管使内坩埚固定在吊盘的下方，所述通气管与炉外部供气系统连接，并由上至下依次穿过保温碳毯层、吊盘和内坩埚的坩埚底。本实用新型的优点在于：本实用新型能够实现长晶过程中保持坩埚内熔体液面高度，且系统不会被堵塞且无振动，同时有效增加Mo/W等金属热场使用寿命，简化装料过程，同时因模具上沿远离熔体，不易变形，也可延长模具使用寿命，降低长晶成本。
Description
技术领域
本实用新型属于晶体制造技术领域，涉及一种蓝宝石晶体导模法生长装置，特别涉及一种能够保持坩埚内液面高度的蓝宝石晶体导模法生长装置。
背景技术
蓝宝石晶体材料的生长目前已有很多种方法，主要有：泡生法（Kyropolous法，简称Ky法）、导模法（即Edge Defined Film-fed Growth techniques法，简称EFG法）、热交换法（即Heat Exchange Method 法，简称HEM法），提拉法（Czochralski法，简称Cz法），布里奇曼法（Bridgman法，坩埚下降法）等。
导膜法的原料是利用模具上的毛细缝通过毛细现象将坩埚内的原料提升至模具顶端。
如图3所示，目前有一种用于蓝宝石晶体导膜法生长的模具吊装装置，包括模具21、安放模具的坩埚22、吊盘23及支撑埚坩底部的支座24，模具21与吊盘23之间以螺纹方式连接，模具21与吊盘23上表面之间放置一层保温碳毡；吊盘23的两端通过销钉25分别固定在两个吊杆26底端固定连接。
上述模具直接放置在坩埚内，工艺过程中坩埚内液面的下降，会造成模具顶端原料输送的变化，从而影响了结晶界面，降低了晶体质量，同时由于种种原因每次工艺过后坩埚内依然留有大量原料，遗留下的原料再次使用时则对新原料造成污染，不使用则造成极大浪费，模具也因为原料的遗留造成了寿命的降低，而一般的加料系统，由于加料装置位置的原因，原料经常在未到目标位时便已软化粘滞或因为坩埚内原料蒸汽等阻碍原料达到目标位。同时由于导膜法选生长蓝宝石晶体都采用石墨材质保温系统，亦会对Mo/W等热场材料造成腐蚀，大幅降低了金属热场的使用寿命。
因此，急需研发一种在长晶过程中保持坩埚内熔体液面高度，大幅减少长晶结束后坩埚内剩余原料，避免系统被堵塞和振动，同时有效增加Mo/W等金属热场使用寿命的蓝宝石晶体导模法生长装置。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种通过增加倒置内坩埚，同时利用排液气体排出倒置内坩埚内的熔体，被排出熔体由倒置内坩埚底部，流入坩埚内，从而提高坩埚内的液面高度，同时有效增加Mo/W等金属热场使用寿命的蓝宝石晶体导模法生长装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种蓝宝石晶体导模法生长装置，其创新点在于：包括晶体生长炉，炉内具有一用于装氧化铝溶液的外坩埚、一置于外坩埚口上方并与外坩埚口配合的吊盘以及一倒置于外坩埚内的内坩埚；
所述吊盘的中心安装有模具，该吊盘的圆周上呈环形均匀分布有若干带动吊盘上下移动的吊杆，在吊盘上表面铺设有保温碳毯层；
所述内坩埚的坩埚底设置有向内坩埚吹入排液气体的通气管，并通过该通气管使内坩埚固定在吊盘的下方，所述通气管与炉外部供气系统连接，并由上至下依次穿过保温碳毯层、吊盘和内坩埚的坩埚底。
进一步地，所述内坩埚同轴倒置在外坩埚内，内坩埚的坩埚底部的中心位置具有一供模具伸入并与内坩埚的坩埚底部连通的模具限位套。
进一步地，所述内坩埚的坩埚底部设置有通气管安装孔，所述通气管通过螺纹方式固定在该通气管安装孔。
本实用新型的优点在于：
1.目前由于模具依靠毛细缝现象将液体输送至模具顶端，因此坩埚内氧化铝液体液面的下降将直接影响长晶界面，最终影响晶体尺寸和晶体质量，本实用新型的生长装置时，采用模具吊装结构和用于气体排开熔体的排液结构，保证晶体生长过程中，随着外坩埚内氧化铝熔液的减少，将排液气体通入倒置的内坩埚排液机构内，使氧化铝熔液液面保持在同一水平面上，通过排液气体将外坩埚内液面保持住，能够有效确保结晶界面不受外坩埚内氧化铝溶液变化的印象，从而提高了晶体质量，同时有效利用外坩埚内的氧化铝原料；
2.本实用新型的蓝宝石生长装置通过吊杆实现吊盘及模具与下方的外坩埚在垂直方向实现相对运动，能够有效的在长晶结束后，将模具与坩埚等Mo/W金属件分离，防止模具被原料冷却胀开，同时方便下次工艺向坩埚内投入原料；通过通气管向倒置的内坩埚内吹入排液气体，能够有效将倒置内坩埚内的熔体排出，并从倒置内坩埚底部流入外坩埚内，使氧化铝熔液液面在长晶过程中保持在同一水平面上；选用气体排开液体的方式，不会产生振动，在长晶过程中，由于气体排开的液体进入外坩埚，因此外坩埚内的熔体液面高度保持不变，与模具顶端形成了稳定的压差，确保了结晶界面的稳定性，提高了晶体质量，保证了晶体外观的一致性。
3.本实用新型的蓝宝石晶体导模法生长装置，内坩埚同轴倒置在外坩埚内，方便有效控制熔体液面高度，使熔体液面高度保持不变，同时通过内坩埚的坩埚底部的模具限位套将模具限位在模具限位套内，从而使晶体稳定生长。
4.本实用新型的蓝宝石晶体导模法生长装置，通气管通过螺纹方式固定在内坩埚的坩埚底，该固定方式简单，且便于拆卸。
附图说明
图1为本实用新型蓝宝石晶体导模法生长装置的结构示意图。
图2为本实用新型蓝宝石晶体导模法生长装置的倒置内坩埚的结构示意图。
图3为传统用于蓝宝石晶体导膜法生长的模具吊装装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，本实用新型公开了一种蓝宝石晶体导模法生长装置，包括晶体生长炉，炉内具有一用于装氧化铝溶液7的外坩埚6、一置于外坩埚6的坩埚口上方并与坩埚口配合的吊盘2以及一倒置于外坩埚6内的内坩埚4；
吊盘2的中心安装有模具1，该吊盘2的圆周上呈环形均匀分布有若干带动吊盘2上下移动的吊杆3，在吊盘2上表面铺设有保温碳毯层9；
内坩埚4的坩埚底设置有向内坩埚吹入排液气体的通气管5，并通过该通气管5使内坩埚4固定在吊盘2的下方，通气管5与炉外部供气系统连接，并由上至下依次穿过保温碳毯层9、吊盘2和内坩埚4的坩埚底。
本实施例中，
蓝宝石晶体导模法生长装置，采用模具吊装结构和用于气体排开熔体的排液结构，通过吊杆3实现吊盘2及模具1与下方的外坩埚6在垂直方向实现相对运动，能够有效的在长晶结束后，将模具1与坩埚等Mo/W金属件分离，防止模具被原料冷却胀开，同时方便下次工艺向外坩埚6内投入原料；通过通气管5向倒置的内坩埚4内吹入排液气体，能够有效将倒置内坩埚4内的熔体排出，并从倒置内坩埚4底部流入外坩埚6内，使氧化铝熔液液面在长晶过程中保持在同一水平面上；选用气体排开液体的方式，不会产生振动，在长晶过程中，由于气体排开的液体进入外坩埚，因此外坩埚内的熔体液面高度保持不变，与模具顶端形成了稳定的压差，确保了结晶界面的稳定性，提高了晶体质量，保证了晶体外观的一致性。
使用时，首先在外坩埚6中放入纯度大于99.995%的高纯氧化铝原材料，同时将模具1固定在外坩埚6内，并使内坩埚4全部或部分沉没在外坩埚6内；当热场内高纯氧化铝原材料加热熔化后，氧化铝溶液7通过模具1的毛细缝上升到模具1的顶端，并与籽晶熔合在一起，在亲合力和表面张力的作用下，在模具1的顶端扩展，晶体的扩展被模具1顶部边缘限定，晶体生长通过水平地消耗氧化铝溶液7在模具1顶端形成的液膜而垂直的进行；随着晶体的生长外坩埚6内的熔体将不断下降，利用通气管5向倒置内坩埚4内注入比例为O2 : Ar = 1: 100~1000的混合性排液气体，同时在热场内通入比例为CO2：CO ：Ar＝1：1e3~1e8：1e5~1e11的混合性保护气体，随着坩埚内的液面不断下降，混合性排液气体与混合性保护气体之间的压差将不断增加；在晶体8生长完成后，吊起吊杆3，取下模具1，拆下吊盘2和倒置内坩埚4。
实施例2
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，内坩埚4同轴倒置在外坩埚6内，内坩埚4的坩埚底部的中心位置具有一供模具伸入并与内坩埚4的坩埚底部连通的模具限位套10。
本实施例中，内坩埚4同轴倒置在外坩埚6内，方便有效控制熔体液面高度，使熔体液面高度保持不变；通过内坩埚4的坩埚底部的模具限位套10将模具限位在模具限位套10内，从而使晶体稳定生长。
实施例3
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，内坩埚4的坩埚底部设置有通气管安装孔11，该通气管安装孔11为一螺纹孔，通气管5通过螺纹方式固定在该通气管安装孔内。
本实施例中，通气管5与内坩埚4的固定方式简单，且便于拆卸。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种蓝宝石晶体导模法生长装置，其特征在于：包括晶体生长炉，炉内具有一用于装氧化铝溶液的外坩埚、一置于外坩埚口上方并与外坩埚口配合的吊盘以及一倒置于外坩埚内的内坩埚；
所述吊盘的中心安装有模具，该吊盘的圆周上呈环形均匀分布有若干带动吊盘上下移动的吊杆，在吊盘上表面铺设有保温碳毯层；
所述内坩埚的坩埚底设置有向内坩埚吹入排液气体的通气管，并通过该通气管使内坩埚固定在吊盘的下方，所述通气管与炉外部供气系统连接，并由上至下依次穿过保温碳毯层、吊盘和内坩埚的坩埚底。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶体导模法生长装置，其特征在于：所述内坩埚同轴倒置在外坩埚内，内坩埚的坩埚底部的中心位置具有一供模具伸入并与内坩埚的坩埚底部连通的模具限位套。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石晶体导模法生长装置，其特征在于：所述内坩埚的坩埚底部设置有通气管安装孔，所述通气管通过螺纹方式固定在该通气管安装孔。
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| CN104264215A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种蓝宝石晶体导模法生长装置及生长方法 |
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2014
- 2014-10-15 CN CN201420593049.8U patent/CN204198901U/zh active Active
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| CN104264215A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种蓝宝石晶体导模法生长装置及生长方法 |
| CN104264215B (zh) * | 2014-10-15 | 2017-02-08 | 江苏中电振华晶体技术有限公司 | 一种蓝宝石晶体导模法生长装置及生长方法 |
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