一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場的制作方法
【專利摘要】一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于：所述熱場由不銹鋼筒體1、保溫裝置、圓筒形石墨加熱器12、坩堝8、長晶模具14、模具固定板6、籽晶引送裝置、導(dǎo)流裝置組成；上述各裝置采用可拆卸方式連接。本實用新型的熱場設(shè)計均采用模塊化，結(jié)構(gòu)簡單、易于拆裝；側(cè)壁開窗，采用CCD視頻成像監(jiān)控系統(tǒng)，易于實時監(jiān)測晶體生長過程；本熱場經(jīng)過試驗驗證，保溫性能較好，溫度的反應(yīng)時間能較好的達(dá)到長晶需求。
【專利說明】一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本設(shè)計涉及導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，屬于藍(lán)寶石生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石(Sapphire)是一種氧化鋁(Q-Al2O3)的單晶，又稱為剛玉。藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的光學(xué)性能、機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強度高、硬度大、耐沖刷，可在接近200(TC高溫的惡劣條件下工作，因而被廣泛的應(yīng)用于紅外軍事裝置、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強度激光的窗口材料。
[0003]藍(lán)寶石具有熔點高(2045°C)、導(dǎo)熱好、硬度高、電絕緣性好、耐強酸強堿腐蝕、透光波段寬等特點，被廣泛用于手機屏幕、鏡面等民用設(shè)備，并被應(yīng)用于導(dǎo)彈整流罩、直升機軸等軍工企業(yè)。
[0004]藍(lán)寶石晶體生長有多種方法，目前為商家普遍采用的方法有泡生法、熱交換法、導(dǎo)模法。
[0005]泡生法簡稱KY法，其原理是先將原料加熱至熔點后熔化形成熔體，再以單晶的籽晶接觸到熔體表面，在籽晶與熔體的固液界面上開始生長和籽晶相同單晶體結(jié)構(gòu)的單晶，籽晶以緩慢的速度往上提升，在籽晶向上提拉一段時間后形成晶頸，待熔體與籽晶界面的凝固速率穩(wěn)定后，籽晶不在提拉，僅以降低功率來控制冷卻速率的方式使單晶從上方逐漸往下凝固，最后形成一個完整的單晶晶錠。此后，利用掏棒的方式，沿C向進行掏棒。泡生法的缺點是:操作復(fù)雜、一致性不高、成品率較低、不易生長C向晶體、材料利用率低、生長周期長。除此之外，泡生法引晶難度大，對操作人員的要求高。
[0006]熱交換法，由于使用昂貴的氦氣作為熱交換氣體，成本高，其次，熱交換法對設(shè)備的要求高。成型晶體依然需要掏棒切割，生長周期長。
[0007]導(dǎo)模法，S卩“邊緣限定薄膜供料生長”技術(shù)，簡稱EFG法，主要用于生長特定形狀的晶體。導(dǎo)模法由于能直接從熔體中生長出片、絲、管、棒、板等晶體，而且晶體生長速度快，尺寸可以精確控制，大大簡化了晶體的加工程序，節(jié)省材料、時間和資源，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，因此受到人們的高度重視。
[0008]導(dǎo)模法則具有晶體生長周期短、尺寸可以精確控制、材料節(jié)省、加工工序簡單的特點，從而有效提高經(jīng)濟效益，成為最有發(fā)展前景的藍(lán)寶石窗口片生長方法。
[0009]藍(lán)寶石晶體生長能耗巨大，熱場在藍(lán)寶石生長過程中起著關(guān)鍵作用。目前的熱場由于保溫問題，均存在能耗較高的缺陷，研究設(shè)計新型熱場，降低能耗并迅速提高生產(chǎn)效率是藍(lán)寶石晶體設(shè)備商的重要任務(wù)。同時，配備視頻成像系統(tǒng)實時監(jiān)測晶體生長狀況，有效控制晶體的生長，提聞晶體質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計的目的是提供一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本設(shè)計是通過以下技術(shù)手段來實現(xiàn)的:[0012]一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述熱場由不銹鋼筒體1、保溫裝置、圓筒形石墨加熱器12、坩堝8、長晶模具14、模具固定板6、籽晶引送裝置、導(dǎo)流裝置組成；上述各裝置采用可拆卸方式連接；
[0013]所述保溫裝置位于不銹鋼筒體I下部，所述保溫裝置由側(cè)保溫氈13、上保溫氈5、底保溫租11構(gòu)成；側(cè)保溫租13由石墨桶及擁綁在石墨桶上的與石墨桶等聞的石墨軟租構(gòu)成，所述上保溫氈5、底保溫氈11由石墨板構(gòu)建成的圓筒形石墨盒并在石墨盒內(nèi)部填充石墨硬氈構(gòu)成，所述上保溫氈5位于側(cè)保溫氈13上部，所述底保溫氈11位于側(cè)保溫氈13的石墨桶的桶底上；在所述保溫裝置內(nèi)設(shè)有圓筒形石墨加熱器12，在所述圓筒形石墨加熱器12內(nèi)設(shè)有坩堝8 ;長晶模具14由模具固定板6固定于坩堝8內(nèi)；所述導(dǎo)流裝置由圓環(huán)形導(dǎo)流筒3和位于圓環(huán)形導(dǎo)流筒3內(nèi)壁的圓形水冷桿鑰隔熱屏15構(gòu)成，所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15中部開孔，所述導(dǎo)流裝置位于上保溫氈5上；所述籽晶引送裝置由水冷桿16、鑰夾頭2和籽晶4構(gòu)成，所述鑰夾頭2與水冷桿16連接，所述鑰夾頭2捆綁籽晶4，所述籽晶4和所述鑰夾頭2的一部分位于所述導(dǎo)流裝置內(nèi)。
[0014]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15中部開孔為方形。
[0015]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述坩堝8的堝口為臺階狀。
[0016]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述底保溫氈11下面設(shè)有調(diào)平螺栓。
[0017]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述調(diào)平螺栓為3個。
[0018]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述熱場的一側(cè)設(shè)有觀察窗7。
[0019]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述觀察窗7設(shè)有CCD成像設(shè)備。
[0020]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15的個數(shù)為2個以上。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的熱場設(shè)計均采用模塊化，結(jié)構(gòu)簡單、易于拆裝；側(cè)壁開窗，采用C⑶視頻成像監(jiān)控系統(tǒng)，易于實時監(jiān)測晶體生長過程；
[0022]本熱場經(jīng)過試驗驗證，保溫性能較好，溫度的反應(yīng)時間能較好的達(dá)到長晶需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為設(shè)計組成結(jié)構(gòu)截面圖。
[0024]附圖標(biāo)號的含義如下:1、不銹鋼筒體，2、鑰夾頭，3、導(dǎo)流筒，4、籽晶，5、上保溫氈，
6、模具固定板，7、觀察窗，8、坩堝，9、坩堝托，10、坩堝軸，11、底保溫氈，12、圓環(huán)形石墨加熱器，13、側(cè)保溫氈，14、長晶模具，15、水冷桿鑰隔熱屏，16、水冷桿。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合說明書附圖，對設(shè)計作進一步的說明。[0026]如圖1所示，一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述熱場由不銹鋼筒體1、保溫裝置、圓筒形石墨加熱器12、坩堝8、長晶模具14、模具固定板6、籽晶引送裝置、導(dǎo)流裝置組成；上述各裝置采用可拆卸方式連接。
[0027]所述保溫裝置位于不銹鋼筒體I下部，所述保溫裝置由側(cè)保溫氈13、上保溫氈5、底保溫租11構(gòu)成；側(cè)保溫租13由石墨桶及擁綁在石墨桶上的與石墨桶等聞的石墨軟租構(gòu)成，所述上保溫氈5、底保溫氈11由石墨板構(gòu)建成的圓筒形石墨盒并在石墨盒內(nèi)部填充石墨硬氈構(gòu)成，所述上保溫氈5位于側(cè)保溫氈13上部，所述底保溫氈11位于側(cè)保溫氈13的石墨桶的桶底上；在所述保溫裝置內(nèi)設(shè)有圓筒形石墨加熱器12，在所述圓筒形石墨加熱器12內(nèi)設(shè)有坩堝8 ;長晶模具14由模具固定板6固定于坩堝8內(nèi)；所述導(dǎo)流裝置由圓環(huán)形導(dǎo)流筒3和位于圓環(huán)形導(dǎo)流筒3內(nèi)壁的圓形水冷桿鑰隔熱屏15構(gòu)成，所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15中部開孔，所述導(dǎo)流裝置位于保溫氈5上；所述籽晶引送裝置由水冷桿16、鑰夾頭2和籽晶4構(gòu)成，所述鑰夾頭2與水冷桿16連接，所述鑰夾頭2捆綁籽晶4，所述籽晶4和所述鑰夾頭2的一部分位于所述導(dǎo)流裝置內(nèi)。
[0028]爐桶內(nèi)在坩堝8，底保溫氈11，側(cè)保溫氈13，上保溫氈5內(nèi)有石墨加熱器12，用于加熱坩堝內(nèi)的原料及控制模具14上方的溫度梯度，此梯度值為f 5° C/mm。保溫氈用于維持坩堝及模具處的溫度。上部導(dǎo)流筒3，用于控制生長出的晶體的梯度，降低晶體應(yīng)力。
[0029]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15中部開孔為方形。
[0030]所屬上部導(dǎo)流筒3，用于控制生長出的晶體的梯度，降低晶體應(yīng)力。所屬水冷桿鑰隔熱屏15，方形開孔，用于阻止模具14處的熱量損失及模具14處的熱量對水冷桿的烘烤。
[0031]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述坩堝8的堝口為臺階狀。
[0032]所屬坩堝8開口為臺階狀，用于固定板6的安裝，以固定模具14。
[0033]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述底保溫氈11下面設(shè)有調(diào)平螺栓。
[0034]用于調(diào)平底保溫氈11的平面度。
[0035]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述調(diào)平螺栓為3個。
[0036]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述熱場的一側(cè)設(shè)有觀察窗7。
[0037]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述觀察窗7設(shè)有CCD成像設(shè)備。
[0038]觀察窗7用于CXD成像視頻監(jiān)控，實時監(jiān)測晶體生長狀況。
[0039]優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏15的個數(shù)為2個以上。
[0040]以更好地阻止模具14處的熱量損失及模具14處的熱量對水冷桿的烘烤。
[0041]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述熱場由不銹鋼筒體(I)、保溫裝置、圓筒形石墨加熱器(12)、坩堝(8)、長晶模具(14)、模具固定板(6)、籽晶引送裝置、導(dǎo)流裝置組成；上述各裝置采用可拆卸方式連接； 所述保溫裝置位于不銹鋼筒體(I)下部，所述保溫裝置由側(cè)保溫氈(13)、上保溫氈(5)、底保溫氈(11)構(gòu)成；側(cè)保溫氈(13)由石墨桶及捆綁在石墨桶上的與石墨桶等高的石墨軟租構(gòu)成，所述上保溫租(5)、底保溫租(11)由石墨板構(gòu)建成的圓筒形石墨盒并在石墨盒內(nèi)部填充石墨硬氈構(gòu)成，所述上保溫氈(5)位于側(cè)保溫氈(13)上部，所述底保溫氈(11)位于側(cè)保溫氈(13)的石墨桶的桶底上；在所述保溫裝置內(nèi)設(shè)有圓筒形石墨加熱器(12)，在所述圓筒形石墨加熱器(12)內(nèi)設(shè)有坩堝(8);長晶模具(14)由模具固定板(6)固定于坩堝(8)內(nèi)；所述導(dǎo)流裝置由圓環(huán)形導(dǎo)流筒(3)和位于圓環(huán)形導(dǎo)流筒(3)內(nèi)壁的圓形水冷桿鑰隔熱屏(15)構(gòu)成，所述圓形水冷桿鑰隔熱屏(15)中部開孔，所述導(dǎo)流裝置位于上保溫氈(5)上；所述籽晶引送裝置由水冷桿(16)、鑰夾頭(2)和籽晶(4)構(gòu)成，所述鑰夾頭(2)與水冷桿(16)連接，所述鑰夾頭(2)捆綁籽晶(4)，所述籽晶(4)和所述鑰夾頭(2)的一部分位于所述導(dǎo)流裝置內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏(15)中部開孔為方形。
3.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述坩堝(8)的堝口為臺階狀。
4.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述底保溫氈(11)下面設(shè)有調(diào)平螺栓。
5.如權(quán)利要求4所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述調(diào)平螺栓為3個。
6.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述熱場的一側(cè)設(shè)有觀察窗(7)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:在所述觀察窗(7)設(shè)有CXD成像設(shè)備。
8.如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)模法生產(chǎn)藍(lán)寶石單晶熱場，其特征在于:所述圓形水冷桿鑰隔熱屏(15)的個數(shù)為2個以上。
【文檔編號】C30B15/34GK203795018SQ201320872381
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】于海群, 錢梅仙, 汪傳勇 申請人:江蘇蘇博瑞光電設(shè)備科技有限公司