多支成形蓝宝石长晶装置及其长晶方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103469304A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103469304103469304A(43)申请公布日2013.12.25(21)申请号201310371528.5C30B15/14(2006.01)(22)申请日2013.08.23(71)申请人江苏中电振华晶体技术有限公司地址226500江苏省南通市如皋市如城镇海洋南路（南延）1号(72)发明人王东海薛卫明邱一豇徐少峰陈雅萍(74)专利代理机构北京一格知识产权代理事务所(普通合伙)11316代理人滑春生(51)Int.Cl.C30B29/20(2006.01)C30B15/34(2006.01)C30B15/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称多支成形蓝宝石长晶装置及其长晶方法(57)摘要本发明涉及一种多支成形蓝宝石长晶装置，还涉及一种采用该多支成形蓝宝石长晶装置制造蓝宝石的长晶方法，主要包括晶体生长炉、环形坩埚、加热机构和模具，坩埚位于晶体生长炉内并具有一个环形槽；加热机构包括若干水平设置的“弓”字形加热单元，加热单元以“弓”字形的中间凸起以坩埚的轴线为中心呈环形阵列分布，“弓”字形的中间凸起部分位于坩埚的轴线上，“弓”字形加热单元的边侧部分均布于坩埚的外侧；模具有若干个，在坩埚的环形槽上方以坩埚的轴线为中心呈环形阵列分布。通过采用环形结构的坩埚和“弓”字形加热单元配合，使模具能获得均匀的等温面；因此可以同时生长多支直径大于30mm的成形蓝宝石晶体。该法大大提高了生产效率。CN103469304ACN103469ACN103469304A权利要求书1/1页1.一种多支成形蓝宝石长晶装置，其特征在于：主要包括晶体生长炉、环形坩埚、加热机构和模具，坩埚位于晶体生长炉内，其包括环形底部以及分别位于环形底部内、外圈的内筒和外筒，所述外筒、内筒与环形底部形成一体构成一个具有环形槽的坩埚；加热机构包括若干水平设置的“弓”字形加热单元，所述加热单元以“弓”字形的中间凸起以坩埚的轴线为中心呈环形阵列分布，“弓”字形的中间凸起部分位于坩埚的轴线上，“弓”字形加热单元的边侧部分均布于坩埚的外侧；模具有若干个，在坩埚的环形槽上方以坩埚的轴线为中心呈环形阵列分布。2.根据权利要求1所述的专用长晶装置，其特征在于：所述坩埚环形槽的横截面直径在50~100mm之间，坩埚的高度在100~300mm之间，壁厚5~10mm之间；所述模具的直径大于30mm，小于坩埚环形槽的横截面直径。3.根据权利要求1所述的专用长晶装置，其特征在于：所述坩埚还配备有用于托住坩埚的坩埚托盘，以及设置坩埚托盘底部的坩埚支撑杆，坩埚托盘为一个直径小于坩埚外径且具有若干支撑柱的盘体；所述“弓”字形加热单元的边侧与中间凸起之间的连接部从相邻支承柱之间的间隙穿过。4.根据权利要求1所述的专用长晶装置，其特征在于：所述加热单元还包括连接各“弓”字形加热单元边侧的弧形或环形加热单元。5.一种采用上述多支成形蓝宝石长晶装置实现蓝宝石长晶的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S1：将设定重量的蓝宝石块料或粉料作为原料装入坩埚中，坩埚置于晶体生长炉内，坩埚具有环形槽状的腔体；步骤S2：通过真空系统对晶体生长炉内抽真空，至真空度为10-3Pa；步骤S3：关闭真空系统，并充入10~100kpa的氩气；步骤S4：通过加热机构均匀控制晶体生长炉升温至2050~2100℃，待原料熔化为熔体，熔体通过各模具的毛细管上升到顶部，形成熔体膜；步骤S5：下籽晶，进行引晶；选用的定向籽晶为a向、c向、m向、n向或r向；步骤S6：以10~100mm/h的速度提拉各晶体，至晶体生长结束；步骤S7：进行晶体的退火处理，退火温度1600~2000℃，退火时间80~120小时；步骤S8：以10~60℃/h的速度缓慢降温；步骤S9：晶体生长炉内温度降至室温后，取出晶棒并加工。2CN103469304A说明书1/4页多支成形蓝宝石长晶装置及其长晶方法技术领域[0001]本发明涉及一种多支成形蓝宝石长晶装置，还涉及一种采用该多支成形蓝宝石长晶装置制造蓝宝石的长晶方法。背景技术[0002]蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。由于蓝宝石具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高（2045℃）等特点，因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓外延层(GaN)的材料品质，而氮化镓外延层品质则与所使用的蓝宝石衬底表面加工品质息息相关。由于蓝宝石(单晶Al2O3)c面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合