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坩埚上升法蓝宝石晶体生长理论

作者: 发布时间:2016-09-12 浏览次数:684
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   现有技术中蓝宝石生产工艺存在的能耗高、晶体生长温度无法精确调控导致的晶体生长缓慢、质量差等问题,我们公司提供了一种坩埚上升法制备高品质蓝宝石晶体 的方法,本方法是结合现有蓝宝石晶体生长方法之提拉法、泡生法及坩埚下降法等的优缺点进行改进得到的,依据在晶体生长体系中起着支配作用的温场分布与热量 输送原理,通过准确地实时监控不同温区温度变化、精确控制坩埚上升速度、籽晶棒上升与旋转速度及晶体生长过程的监测,从而实现高速高成品率获取晶体之目 的。

    技术方案为:一种坩埚上升法制备高品质蓝宝石晶体的方法,根据温度由高到低的梯次变化将晶体生长炉内部分为四个温度区,分别为由加热体加热的高温区、坩埚 内氧化铝熔体的熔体温区、籽晶棒上所生长晶体与熔体接触的界面温区和用冷气降温的低温区,所述高温区和低温区之间通过钼制或钨制分隔板隔开,可提升的坩埚 穿过分隔板并介于高温区和低温区之间,以使籽晶棒和氧化铝熔体分别处于分隔板的上部和下部;晶体生长过程中,通过控制坩埚的上升速度以及籽晶棒的上升速度 以使坩埚中氧化铝熔体的液面与高温区和低温区的分隔板高度始终保持一致。

    技术特点:本技术将炉体内分隔成四个温度区,通过对四个温度区的温度监控并进行调节,以使其具有最佳的温度梯度,从而准确控制固液界面温度,提高晶体生长 的最佳热场方式,进而找到晶体生长最佳途径,以利于提高晶体生长速度和晶体生长质量;同时,由于通过坩埚升降装置和籽晶棒升降装置配合,使得坩埚内氧化铝 熔体的液面(即晶体生长部位)始终保持在一个位置,可以精确控制其温度,从而利于晶体的生长。

本技术所涉及不同因素之间关系:

1)坩埚高度随着晶体生长的变化;

2)液态界面高度随着晶体生长的变化;

3)籽晶棒的高度随着晶体生长的变化;

4)四个子热场之间的温度关系。

5)晶体生长时间与晶体重量之关系:

6)温度梯度与晶体重量之关系

7)成品率关系式


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