一種用于藍寶石晶體生長的支承平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及晶體制造技術領域，特別涉及一種用于藍寶石晶體生長的支承平臺。
【背景技術】
[0002]藍寶石主要成分為α型氧化鋁單結晶。主流的藍寶石晶體生長方法有泡生法(Kyropolous 法，簡稱 Ky 法)、導模法(即 Edge Defined Film-fed Growth techniques 法，簡稱EFG法)、熱交換法(即Heat Exchange Method法，簡稱HEM法)，提拉法(Czochralski法，簡稱Cz法)，布里奇曼法(Bridgman法，坩禍下降法)等。這些方法在晶體生長之前，均需要首先將氧化鋁原料在坩禍中熔化成液體。而氧化鋁的熔點在2050攝氏度，因此用于藍寶石晶體生長的熱場溫度需要達到2100度左右。在如此高溫下，熱場經濟可用的耐溫結構件和保溫材料僅限于鎢、鉬、熔點高于2100度的耐高溫氧化物、石墨、炭炭復合材料(CFC)和石墨租等。其中石墨、炭炭復合材料(CFC)和石墨租均屬于炭基材料。由于炭基材料會與氧化鋁反生反應，而除了氧化鋁之外的耐高溫氧化物會污染氧化鋁原料，因此藍寶石晶體生長用的坩禍通常由鎢或鉬材料制成。
[0003]從強度考慮，可用于承受坩禍及坩禍內的氧化鋁原料的支承平臺所用的材料可以是鎢材料或石墨等炭基材料。鎢材料價格較高，并且在2100度左右的高溫下，剛性較差，容易發(fā)生變形。相應地，炭基材料成本低，強度高，在高溫下不會發(fā)生變形，但存在最致命的缺點:石墨與鉬或鎢材料會在高溫下反應形成含碳的鉬合金和鎢合金，使坩禍的熔點降低，最終導致坩禍泄漏。另外，如果采用厚度較厚的坩禍時，雖然不至于漏料，但會使石墨材料中的碳元素以及其他雜質滲入到坩禍中，影響氧化鋁熔液的純度，進而影響藍寶石晶體的質量。
[0004]因此，需要研發(fā)一種能有效抑制炭基材料中的炭元素等雜質元素向坩禍滲透的用于藍寶石晶體生長的支承平臺。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能有效抑制炭基材料中的炭元素等雜質元素向坩禍滲透的用于藍寶石晶體生長的支承平臺。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為:一種用于藍寶石晶體生長的支承平臺，其創(chuàng)新點在于:所述支承平臺支承在坩禍底部，其特征在于:包括由下至上依次鋪設的承重層和隔離層，所述承重層為炭基材料加工而成的承重板；所述隔離層包括兩層或兩層以上的用于隔離炭元素或其他雜質元素的隔離夾層，其中至少有一層隔離夾層為鎢材料加工而成的鎢片，另外至少有一層隔離夾層為鉭材料制成的鉭片或熔點在2100攝氏度以上的金屬氧化物夾層。
[0007]進一步地，所述承重層為石墨、炭炭復合材料或石墨硬氈加工而成的承重板。
[0008]進一步地，所述金屬氧化物夾層可以為氧化鋯、氧化釔或氧化鉿中的一種或多種加工而成的金屬氧化物板體，該金屬氧化物夾層還可以為氧化鋯顆粒、氧化釔顆?；蜓趸x顆粒中的一種或多種均勻平鋪而成的金屬氧化物顆粒層。
[0009]進一步地，所述金屬氧化物顆粒層為顆粒大小為0.5-5mm的氧化鋯顆粒均勻平鋪而成的氧化鋯層。
[0010]進一步地，所述隔離夾層有兩層，由下至上分別為0.05-5mm厚的鉭片、0.l_5mm厚的鶴片。
[0011]進一步地，所述隔離夾層有三層，由下至上分別為0.05-5mm厚的鉭片、0.l_5mm厚的鎢片和0.l_2mm厚的鎢片。
[0012]進一步地，所述隔離夾層有三層，由下至上分別為0.l_5mm厚的鶴片、0.l_5mm厚的金屬氧化物夾層和0.1-2mm厚的鶴片。
[0013]進一步地，所述隔離夾層有四層，由下至上分別為0.05-5mm厚的鉭片、0.l_5mm厚的鶴片、0.l_5mm厚的金屬氧化物夾層和0.l_2mm厚的鶴片。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(1)本發(fā)明的支承平臺，包括由下至上依次鋪設的承重層和隔離層，采用以炭基材料加工而成的承重板作為承重層，同時隔離層使用兩層或兩層以上的隔離夾層，防止鉬或鎢材質的坩禍與碳反應，并有效抑制了碳元素及其他雜質元素污染氧化鋁原料，使采用石墨等炭基材料制作承重坩禍的部件成為可能，大幅降低了熱場使用成本，提高了結構在高溫下的穩(wěn)定性；
其中至少有一層隔離夾層為鎢材料加工而成的鎢片，另外至少有一層隔離夾層為鉭材料制成的鉭片或熔點在2100攝氏度以上的金屬氧化物夾層；鉭材料在隔離炭元素滲透的優(yōu)勢，鉭與碳元素在高溫下可反應生成碳化鉭，而碳化鉭會成鎢表面形成一層致密的保護層，防止碳元素進一步向鶴材料夾層滲透；鶴材料由于密度大，材料致密，在防止炭基材料中的鐵、鈦等雜質元素向坩禍滲透的作用也很顯著；耐高溫氧化物材料在高溫下，保持自身不被熔化的同時，可與碳元素發(fā)生還原反應，進一步防止碳元素向坩禍滲透；
(2)本發(fā)明的支承平臺的承重層為石墨、炭炭復合材料或石墨硬氈加工而成的承重板，該承重板耐高溫且強度高；
(3)本發(fā)明的金屬氧化物夾層采用氧化鋯、氧化釔或氧化鉿中的一種或多種材料制作而成，因碳元素還原出的鋯、釔或鉿元素，即使少量滲透到氧化鋁原料中，也不會對藍寶石晶體在質量上造成明顯的影響；
金屬氧化物夾層可以為氧化鋯、氧化釔或氧化鉿一種或多種金屬制作的氧化物板體，還可以為氧化鋯顆粒、氧化釔顆粒或氧化鉿顆粒中的一種或多種均勻平鋪而成的金屬氧化物顆粒層，采用金屬氧化物顆粒而不是金屬氧化物板體作為金屬氧化物夾層，降低材料的使用成本，并避免金屬氧化物板體在制作過程中引入鐵、鈦等新的污染物；
(4)本發(fā)明的隔離層使用兩層或兩層以上的隔離夾層，比較合理的組合方式如下，
第一種，隔離夾層有兩層，由下至上分別為0.05-5mm厚的鉭片、0.1-5mm厚的鶴片，太厚的鉭片或鎢片會導致成本過高，太薄的鉭片或鎢片會使隔離效果差；
第二種，隔離夾層有三層，由下至上分別為0.05-5mm厚的鉭片、0.l_5mm厚的鶴片和0.l_2mm厚的鎢片；該組合方案是第一種方案的基礎上，再增加一層鎢片以提高隔離碳元素等雜質元素的效果，由于鎢片與鎢片之間會形成間隙，這一間隙能有效增加碳元素滲透的難度，提升隔離效果； 第三種，隔離夾層有四