專利名稱：一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于晶體生長技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種生長藍(lán)寶石的設(shè)備，尤其涉及ー種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備。
背景技術(shù)：
藍(lán)寶石的組成為氧化鋁(Al2O3)，是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)。由于藍(lán)寶石具有高聲速、耐高溫、抗腐蝕、高硬度、高透光性、熔點(diǎn)高(2045°C)等特點(diǎn)，因此常被用來作為光電元件的材料。藍(lán)寶石晶體材料的生長方法目前已有很多種方法，主要有泡生法(即Kyropolos法，簡稱 Ky 法)、導(dǎo)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(即Czochralski,簡稱Cz法)布里奇曼法(即Bridgman法,或相■禍下降法)等。目前，用于LED領(lǐng)域的藍(lán)寶石晶體生長方法中，泡生法是世界上公認(rèn)的最適合大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)的方法之一。該方法對引晶的要求比較高，晶體質(zhì)量的好壞非常依賴于技術(shù)人員的引晶技巧。而在引晶過程中，技術(shù)人員需要長時(shí)間利用觀察窗ロ做出正確的判斷，而實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于爐內(nèi)各種原子、離子或分子的揮發(fā)導(dǎo)致觀察窗ロ的可視性被嚴(yán)重破壞，這對引晶造成了極大的困難。泡生法長藍(lán)寶石相比于其他方法最重要的一個(gè)步驟就是下籽晶引晶的過程，期間技術(shù)人員需要通過觀察窗來查看籽晶觸碰熔體的情況，進(jìn)而做出最正確的判斷，但通常引晶的過程持續(xù)時(shí)間比較長，從原料熔化到引晶過程結(jié)束一般會(huì)超過20小時(shí)，在此過程中，爐體內(nèi)各種原子、離子或分子會(huì)不斷揮發(fā)并吸附在觀察窗上，造成觀察窗ロ越來越模糊，給引晶造成極大困難，出爐的晶體成品率也就隨之下降。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，可解決泡生法長藍(lán)寶石引晶過程中觀察窗ロ模糊的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，所述設(shè)備包括電子發(fā)射器，用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子；電壓加速単元，用以產(chǎn)生加速電壓，使得所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子;電場或磁場生成単元，用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述電場或磁場生成単元為電場生成単元，該電場生成単元包括相連接的電源、開關(guān)、可調(diào)節(jié)電阻、兩個(gè)銅電極板；兩個(gè)銅電極板分別連接電源的兩極。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述電場或磁場生成単元為磁場生成単元，該磁場生成単元包括磁鐵、導(dǎo)線、電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)，電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)通過導(dǎo)線串聯(lián)；部分導(dǎo)線纏繞在磁鐵上。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型提出的泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，通過在觀察窗兩側(cè)加ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而使其在未到達(dá)觀察窗口前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗ロ模糊的技術(shù)難題。同時(shí)，本實(shí)用新型可以為引晶過程提供充足的時(shí)間保證，有效的延長觀察窗ロ的使用時(shí)間，在不影響爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的情況下，可以大大提聞長晶的成功率。

圖I為本實(shí)用新型引晶方法的原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型引晶設(shè)備的組成示意圖。圖3為本實(shí)用新型引晶方法的流程圖。圖4為本實(shí)用新型引晶方法中在觀察窗兩側(cè)加電場的示意圖。圖5為本實(shí)用新型引晶方法中在觀察窗兩側(cè)加磁場的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一請參閱圖I、圖2，本實(shí)用新型掲示了一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備；所述設(shè)備包括依次排列的電子發(fā)射器、電壓加速単元、電場或磁場生成単元。電子發(fā)射器用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子。電壓加速単元用以產(chǎn)生加速電壓；所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子。電場或磁場生成単元用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護(hù)觀
察窗ロ。請參閱圖4，所述電場或磁場生成單元可以為電場生成単元，可在觀察窗ロ I的兩側(cè)產(chǎn)生特定的外加電場，外加電場為勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E ^ 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進(jìn)入觀察窗時(shí)的速度，設(shè)定為勻速運(yùn)動(dòng)，(!代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。電場生成単元包括相連接的電源、開關(guān)、可調(diào)節(jié)電阻、兩個(gè)銅電極板；兩個(gè)銅電極板分別連接電源的兩極。或者，所述電場或磁場生成単元可以為磁場生成単元(如圖5所示)，可在觀察窗ロ I的兩側(cè)產(chǎn)生特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，磁場強(qiáng)度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，V代表粒子進(jìn)入觀察窗時(shí)的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。磁場生成単元包括磁鐵3、導(dǎo)線2、電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)，電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)通過導(dǎo)線2串聯(lián)；部分導(dǎo)線2纏繞在磁鐵3上，作為磁感應(yīng)線圏。[0028]以上介紹了本實(shí)用新型泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，本實(shí)用新型在掲示上述引晶設(shè)備的同時(shí)，還掲示ー種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶方法。本實(shí)用新型泡生法生長藍(lán)寶石的引晶方法，通過在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子，經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，使其變?yōu)殡x子，然后在觀察窗兩側(cè)加ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁，從而達(dá)到保護(hù)觀察窗ロ的目的。請參閱圖3，本實(shí)用新型泡生法生長藍(lán)寶石的引晶方法包括如下步驟步驟SI在觀察窗內(nèi)部通過電子發(fā)射器產(chǎn)生電子。步驟S2步驟SI產(chǎn)生的電子經(jīng)加速電壓加速后獲得高能電子束，并撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子。所述加速電壓的范圍為20kv飛Okv(如30kv);從爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子為金屬M(fèi)o、W原子、0原子中的ー種或多種；步驟S3在觀察窗兩側(cè)加ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上，以保護(hù)觀察窗ロ。請參閱圖4，可以在觀察窗兩側(cè)加特定的外加電場，外加電場為勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度E > 2mv2d/ (qL2);其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，v代表粒子進(jìn)入觀察窗時(shí)的速度，設(shè)定為勻速運(yùn)動(dòng)，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。請參閱圖5，也可以在觀察窗兩側(cè)加特定的磁場，磁場方向垂直于帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，磁場強(qiáng)度B ^ 2mvd/[q(L2+d2)];其中，m代表帶電離子的質(zhì)量，v代表粒子進(jìn)入觀察窗時(shí)的速度，d代表觀察窗直徑，q代表粒子所帶電荷量，L代表觀察窗的長度。綜上所述，本實(shí)用新型提出的泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，通過在觀察窗兩側(cè)加ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而使其在未到達(dá)觀察窗口前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗ロ模糊的技術(shù)難題。同時(shí)，本實(shí)用新型可以為引晶過程提供充足的時(shí)間保證，有效的延長觀察窗ロ的使用時(shí)間，在不影響爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的情況下，可以大大提聞長晶的成功率。這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神或本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求1.一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括 電子發(fā)射器，用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子； 電壓加速単元，用以產(chǎn)生加速電壓，使得所述電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子； 電場或磁場生成単元，用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生ー個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，其特征在于 所述電場或磁場生成単元為電場生成単元，該電場生成単元包括相連接的電源、開關(guān)、可調(diào)節(jié)電阻、兩個(gè)銅電極板；兩個(gè)銅電極板分別連接電源的兩極。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，其特征在于 所述電場或磁場生成単元為磁場生成単元，該磁場生成単元包括磁鐵、導(dǎo)線、電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)，電源、可調(diào)節(jié)電阻、開關(guān)通過導(dǎo)線串聯(lián)；部分導(dǎo)線纏繞在磁鐵上。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了一種泡生法生長藍(lán)寶石的引晶設(shè)備，包括電子發(fā)射器、電壓加速單元、電場或磁場生成單元。電子發(fā)射器用以在觀察窗內(nèi)部產(chǎn)生電子；電壓加速單元用以產(chǎn)生加速電壓，使得電子發(fā)射器產(chǎn)生的電子經(jīng)過加速電壓后獲得高能電子束，高能電子束撞擊由爐體內(nèi)部揮發(fā)出來的原子或分子，形成帶電粒子；電場或磁場生成單元用以在在觀察窗兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，通過電場或磁場的作用改變這些帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使其吸附在觀察窗的內(nèi)壁上。本實(shí)用新型通過在觀察窗兩側(cè)加一個(gè)特定強(qiáng)度的電場或磁場，改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，從而使其在未到達(dá)觀察窗口前吸附在觀察窗內(nèi)壁，解決了觀察窗口模糊的技術(shù)難題。
文檔編號(hào)C30B17/00GK202610384SQ20122024806
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者帕維爾·斯萬諾夫, 維塔利·塔塔琴科, 陳文淵, 劉一凡, 孫大偉 申請人:上海中電振華晶體技術(shù)有限公司