泡生法蓝宝石晶体生长工艺的探讨.pdf

第43卷第3期哈尔滨工业大学学报Vol.43No.3
2011年3月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMar．2011

泡生法蓝宝石晶体生长工艺的探讨

刘丽君1，徐家庆2，蔡兴民1

(1．深圳大学物理科学与技术学院，518060深圳，[e-mail];2．深圳晶蓝德灯饰有限公司，518108深圳)

摘要:为了研究工艺参数对泡生法蓝宝石晶体生长过程及其晶体质量的影响，在自行研制的泡生法蓝宝
石晶体生长炉上进行了试验．调整籽晶热交换器水流量及进水温度，并在等径生长期间采用不同的维持功率
下降速度，结果表明:热交换器冷却强度对引晶及放肩阶段晶体生长有显著影响，并逐步减弱;维持功率下降
速度直接影响等径生长阶段的晶体生长速度和晶体质量，下降太快将导致晶体缺陷密度增加，严重时形成多
晶．在晶体生长过程中，合理调节籽晶热交换器的冷却强度，谨慎操控维持功率下降速度是蓝宝石单晶生长
成败的关键．
关键词:泡生法;蓝宝石单晶;水冷热交换器;维持功率
中图分类号:TB321文献标志码:A文章编号:0367－6234(2011)03－0145－04

Researchonthesapphiremono-crystalgrowthtechnique
bykyropoulosmethod

LIULi-jun1，XUJia-qing2，CAIXing-min1

(1．CollegeofPhysicsandtechnology，ShenzhenUniversity，518060Shenzhen，China，[e-mail];
2．ShenzhenKinglandLightingCo．Ltd．，518108Shenzhen，China)

Abstract:Forstudyingtheeffectsoftechnologicalparametersonsapphirecrystalgrowthandqualityofthe
sapphire，severalmodificationsoftechnologicalparametersweremadeonself-developedKyropoulosfurnace
duringcrystallization，includingtheadjustmentofflowrateandtemperatureofcoolingwaterinthermalex-
changer，andthedescendingrateofmaintainpower．Itwasfoundthatthecoolingintensityofthermalex-
changerinfluencesthecrystalgrowthobviouslyinthestageofseedingandshoulder-expandingandtheinflu-
enceweakensgradually，whilethedescendingrateofmaintainpowerduringthestageofiso-diametricgrowth
hasagreateffectonthecrystallizationrateandthequalityofthesapphire．Toofastdecreasingofmaintain
powerwillcausethefailureofmono-crystalgrowth，sothattheproperadjustmentofcoolingintensityofther-
malexchangerandthecarefulcontrolofmaintainpowerduringcrystalgrowtharethetwoimportantfactorsfor
successfullyproducingsapphiremono-crystal．
Keywords:Kyropoulosmethod;sapphiremono-crystal;watercooledthermalexchanger;maintainpower

单晶(俗称蓝宝石)具有与发俄罗斯等［1－2］在年应用计
α－Al2O3LEDDeminaS．E2006
光半导体氮化镓相似的晶体结构，其相对较低的算机辅助设计进行泡生法蓝宝石晶体生长设备及
制备成本及优良的加工性能使其成为当前LED工艺的研究，并通过在晶体生长过程中终止生长
芯片制造时用量最大的衬底材料．蓝宝石晶体的取出晶体观察生长前沿形态的方法进行实验验
制备方法很多，泡生法具有工艺稳定性好、缺陷密证，得出了与模拟设计几乎完全吻合的结果，对研
度低、制备大尺寸晶体潜力大的特点，成为生产究泡生法蓝宝石晶体生长设