CN205241850U - 一种晶体生长用坩埚 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的晶体生长用坩埚，通过埚体与埚口环套结合，有效防止坩埚在不断高温熔炼过程中变形从而引起埚口出现裂纹或损坏了埚口温度梯度导致晶体放肩时长角、提前粘埚的问题，提高了晶体质量。同时分离式埚口环套一旦发生变形，可独立更换，能有效延长坩埚的使用寿命从而大大降低晶体单位生产成本；另外，埚体内壁与埚体外壁、埚底与埚壁形成的独特的角度不仅有利于在结晶前得到均匀的温度梯度和稳定的生长速率，还能更轻松控制晶体不粘坩埚或减低等径时晶体与坩埚粘附的面积，从而减少粘埚生长产生的应力过大和晶体寄生坩埚生长易产生位错的品质现象，比传统结构坩埚生长的晶体应力交错少、品质更优异。

Description

一种晶体生长用坩埚

技术领域

本实用新型涉及蓝宝石晶体生长技术领域，具体涉及85~220Kg级蓝宝石晶体生长用坩埚。

背景技术

在蓝宝石晶体生长系统中，坩埚作为生长装置直接影响整个生长过程温度梯度的形成、晶体内部热应力形成、晶体单位生产成本等，是生长系统中至关重要的部件。

蓝宝石原材料在坩埚中加热熔化后，在籽晶的引导下进行蓝宝石晶体生长。由于蓝宝石晶体生长是在高温环境下(2000℃以上)进行的，同时持续时间长(10天以上)，采用目前普遍使用的圆筒式结构坩埚生长蓝宝石晶体，在生长后期固液界面处容易出现温度梯度不均匀、热应力过大，易导致晶体粘锅、开裂。同时，在不断高温熔炼过程中，坩埚容易变形，致使埚口开裂，特别是在生长大尺寸蓝宝石晶体，即埚口径在300mm以上时此现象更为严重，一旦发生这种情况，整个坩埚便不得不报废处理，严重缩短了坩埚的使用寿命。目前国内用于蓝宝石生长的大口径（直径大于300mm）钨制坩埚平均使用寿命不足20个炉次，目前市场该类型坩埚价格约为10~15万元，坩埚损耗占总损耗的1/3，由于坩埚寿命的不稳定导致每颗蓝宝石的单位生产成本很难降到一个较理想的水平。

实用新型内容

为解决现有技术的缺陷和不足，本实用新型提供了一种使用寿命更长的晶体生长用坩埚。

本实用新型的技术效果通过以下技术方案实现：

一种晶体生长用坩埚，包括埚体，在埚口外侧，设置有埚口环套，所述埚口环套对所述埚口进行约束。

进一步地，在所述埚口外侧，设置有台阶，所述埚口环套设置在所述台阶上。

进一步地，所述台阶高3-5mm，宽1.5-2mm。

进一步地，所述环套截面直径为5-8mm。

进一步地，所述埚体内壁具有斜度，斜度范围为1°-2°。

进一步地，所述埚体外径为300-500mm，内径为280-470mm，坩埚底厚度为25-50mm。

进一步地，所述埚体的埚底与埚壁之间设置有圆角，内圆角半径为80-110mm，外圆角半径为100-150mm。

进一步地，所述埚体内壁光洁度为0.8-3.2，所述埚体外壁光洁度为6.2，内底光洁度为1.3-1.6。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的晶体生长用坩埚，通过埚体与埚口环套结合，有效防止坩埚在不断高温熔炼过程中变形从而引起埚口出现裂纹或损坏了埚口温度梯度导致晶体放肩时长角、提前粘埚的问题，提高了晶体质量。同时分离式埚口环套一旦发生变形，可独立更换，能有效延长坩埚的使用寿命从而大大降低晶体单位生产成本；另外，埚体内壁与埚体外壁、埚底与埚壁形成的独特的角度不仅有利于在结晶前得到均匀的温度梯度和稳定的生长速率，还能更轻松控制晶体不粘坩埚或减低等径时晶体与坩埚粘附的面积，从而减少粘埚生长产生的应力过大和晶体寄生坩埚生长易产生位错的品质现象，比传统结构坩埚生长的的晶体应力交错少、品质更优异。

附图说明

图1是本实用新型公开的晶体生长用坩埚结构示意图;

图2是本实用新型公开的晶体生长用坩埚A处放大图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型技术方案。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种85~220Kg级蓝宝石晶体生长用坩埚，包括埚体1，以及套设在埚口外侧的埚口环套2，埚口环套2对埚口进行约束。

埚体1总体尺寸为Φ300~500mm，总体高度为400~600mm。其中，埚口外径Φ300~500mm，内径Φ280~470mm。埚口内外边沿分别开有R2mm、R3mm的圆角，埚口还设计有沿坩埚直径方向比坩埚直径小3-4mm、沿高度方向长3-5mm的凹槽台阶3；凹槽台阶3外壁呈垂直状态，外壁在不同高度保持埚口外径相等，内壁4设计成一个1.0-2.0°的斜度，同时外壁5光洁度要求为6.2，内壁4光洁度要求为0.8~3.2；坩埚底厚度设计为25-50mm；埚底与埚壁之间的R角，即内R角6尺寸设计为R80~110mm，外R角7尺寸为R100~150mm，同时底部光洁度要求1.3-1.6。

在本实用新型实施例中，晶体生长工艺采用改良后的KY法进行晶体生长，生长晶体为85~220Kg级。85~150Kg级晶体生长周期为13~18天，150KG~220KG级晶体生长周期为20~28天。

实施例一：

埚体1尺寸为Φ350*320*400，埚口套环2尺寸Φ347*5，投料90KG，生长周期14-15天，坩埚使用时间约2.5年。生长出的晶体尾部及底部透明中出现表面棱纱及包络现象，通过切片EPD、应力测试性能均匀于传统直筒式结构坩埚。

实施例二：

埚体1尺寸为Φ400*370*450，埚口套环2尺寸Φ397*8，投料150KG，生长周期18-20天，坩埚使用时间约2.5年。生长出的晶体尾部及底部透明中出现表面棱纱及包络现象，通过切片EPD、应力测试性能均匀于传统圆筒式结构坩埚。

因此，尽管前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶体生长用坩埚，包括埚体，其特征在于：在埚口外侧，设置有埚口环套，所述埚口环套对所述埚口进行约束。

2.根据权利要求1所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：在所述埚口外侧，设置有台阶，所述埚口环套设置在所述台阶上。

3.根据权利要求2所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述台阶高3-5mm，宽1.5-2mm。

4.根据权利要求1所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述环套截面直径为5-8mm。

5.根据权利要求1所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述埚体内壁具有斜度，斜度范围为1°-2°。

6.根据权利要求1所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述埚体外径为300-500mm，内径为280-470mm，坩埚底厚度为25-50mm。

7.根据权利要求6所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述埚体的埚底与埚壁之间设置有圆角，内圆角半径为80-110mm，外圆角半径为100-150mm。

8.根据权利要求1所述的一种晶体生长用坩埚，其特征在于：所述埚体内壁光洁度为0.8-3.2，所述埚体外壁光洁度为6.2，内底光洁度为1.3-1.6。