專利名稱：一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的藍寶石生長泡生爐，尤其涉及一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏。
背景技術：
1926年,Kyropouls實用新型了泡生法(Kyro poulos method)。泡生法的原理為:將原料放入耐高溫的坩堝中加熱熔化,調整爐內溫場使熔體上部溫度稍微高于熔點；使籽晶桿上的籽晶接觸液面，待其表面稍熔后，降低表面溫度到熔點，提拉并轉動籽晶桿，使熔體頂部處于過冷狀態而結晶。晶體生長過程中和結束后，晶體均不與坩堝壁接觸，從而減少了晶體應力。它的原理和提拉法相似，但卻解決了提拉法不能解決的問題:(I)泡生法能夠生長較大直徑的晶體。(2)泡生法在生長大尺寸、有方向性的藍寶石晶體時有更大的優勢。(3)泡生法生長系統能夠提供藍寶石晶體生長的最佳溫度梯度。(4)泡生法生長過程中和結束時，晶體不與坩堝接觸，大大減少了應力，晶體的質量比較好，缺陷密度遠低于提拉法生長的藍寶石晶體。泡生法和提拉法的最大區別就在于，泡生法是利用溫度控制生長晶體，生長時只拉出晶體頭部，晶體部分依靠溫度變化來生長，而拉出頸部的同時，調整加熱電壓使得熔融的原料達到最合適的生長溫度范圍。泡生法生長晶體既結合了傳統提拉法生長藍寶石晶體的優點，又具備了生長大尺寸和高質量單晶體的優點。泡生法是目前藍寶石襯底片來源的主流生長方法，以美國的Rubicon和俄羅斯的MonoCrystal 為代表。生長過程主要包括:1.原料裝爐，并將熱場組件依次安裝，安裝籽晶，籽晶位置距干料面10_30mm ；2.抽真空，并升溫化料。分兩步抽真空，首先采用機械泵抽真空，當爐內真空度<20Pa時，采用分子泵抽高真空，當真空度達到5X10_3Pa后開啟加熱電源升溫；溫度采用電壓控制式，升溫速率為:6000mv以下:500-600mv/h ；6000mv以上:200_300mv/h ;直至觀察到原料熔化為止；3.縮頸及引晶:下降籽晶使之接觸熔化液面，控制溫度略高于晶體熔點使籽晶微熔，然后提拉籽晶桿在表面張力的作用下，原料在籽晶上凝結生長，這樣初期生長晶棒比籽晶略細，縮頸工藝能夠大大降低籽晶的位錯密度，從而降低放肩后生長晶體的位錯密度。大大提高生長晶體的完整性，縮頸距離在10-15mm ；4.放肩及轉肩:在該階段適當控制降溫速率和籽晶桿提拉速率，不斷放大晶體生長速率，晶體呈錐形緩慢長大，肩部重量約占總重的10%左右，之后轉入等徑生長階段；5.等徑生長階段:該階段生長速率恒定，直至長晶結束。6.降溫退火:在晶體重量達到投料重量后，開始降溫退火。在泡生法生長高溫氧化物晶體過程中，引晶是決定整個晶體生長過程成敗的關鍵，目前的泡生法生長技術還未能實現自動化的引晶技術，還需要人工進行引晶接種，在引晶過程中需要不斷的觀察籽晶和液面的接觸情況，判斷引晶溫點是否合適，并控制生長速度，觀察引晶初期晶體生長形狀及控制縮頸工藝。目前常用泡生爐保溫上屏，均采用在一具有中心觀察孔6’的上屏I’上沿90°角豎直開觀察槽2’，觀察槽2’延伸線可延伸至上方爐蓋4’觀察窗口 5’，如圖1和圖2所示；現有技術的不足:1.直式觀察槽2’:觀察范圍小，當籽晶旋轉到近觀察孔位置時，存在觀察死角，看不到籽晶底部，不利于引晶和對生長界面的觀察；2.在晶體生長過程中存在大量的揮發物，這些揮發物會在上屏鑰片上聚集，嚴重時會堵塞觀察孔道。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏，通過對上屏上觀察槽進行改進，擴大的觀察范圍，避免出現觀察死角；進一步可以避免晶體生長過程中的揮發物聚集堵塞觀察口。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏，設置于爐蓋與泡生爐內原料熔化液面之間，上屏具有一中心觀察孔，其特征是，所述上屏上縱向沿一傾斜角開有一貫通的觀察槽。所述傾斜角角度范圍在0-30°。觀察槽的傾斜角度可以根據觀察液面、中心孔直徑/高度、爐蓋觀察窗的位置進行調節。傾斜角觀察槽的延伸線可以延伸至上方的爐蓋觀察窗口、下方的觀察液面，使觀察范圍更大。所述傾斜角觀察槽的延伸線與上方的所述爐蓋觀察窗口一致。所述上屏采用多層平行的鑰片構成。所述上屏采用20層鑰片結構，單層厚度1臟，層間距5mm。所述觀察槽的開槽方式為自下向上逐漸擴大。所述鑰片自下向上逐層縮進的開槽方式形成所述觀察槽。本實用新型所達到的有益效果:1.斜口式觀察槽角度與爐蓋觀察窗角度一致，斜口觀察槽的開口角度可以根據觀察液面、中心孔直徑/高度、爐蓋觀察窗的位置進行調節，觀察范圍更大，不存在觀察死角，便于在籽晶旋轉過程中全方位觀察籽晶頭部，能夠方便觀察引晶時的固液界面情況；2.自下向上逐層縮進的開槽方式，能夠避免揮發物聚集堵塞觀察口。3.這種對觀察槽的改進，對爐內長晶區溫度分布及溫度梯度影響不大，對長晶無任何影響。

圖1是現有技術中上屏主視圖；圖2是圖1中A-A剖視圖；圖3是本實用新型的泡生爐保溫上屏主視圖；圖4是圖3中B-B剖視圖；[0034]圖5是上屏結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。如圖3和圖4所示，本實用新型的泡生爐保溫上屏，在上屏I上沿一定傾斜角9開有觀察槽2，傾斜角0延伸線與上方爐蓋觀察窗口 5—致，角度范圍在0-30°，具體角度可以根據觀察原料熔化的液面、上屏I及爐蓋4觀察窗之間的距離確定。如圖5所示，本實施例中以角度0為15°的開槽為例，范圍A是現有技術中直式觀察槽看到的液面范圍，B是本實用新型的傾斜式觀察槽看到的液面3范圍，通過對比可以看出，本實用新型的傾斜式觀察槽可以看到的范圍更大，避免了觀察死角。上屏I采用20層鑰片結構，單層厚度1mm，各層間用鑰條垂直間隔，層間距5mm，考慮誤差及L形桿的直徑，總高度可為110-130mm。上屏中心觀察孔6直徑60_80mm。觀察槽2采用自下向上逐層縮進的開槽方式，能夠避免揮發物聚集堵塞觀察口，并且對爐內長晶區溫度分布及溫度梯度影響不大，對長晶無任何影響。本實用新型的保溫上屏結構適用于泡生法生長高溫氧化物晶體。通過采用CGSim軟件分別對兩種觀察槽形式的上屏在爐內使用時，爐內的溫度分布情況進行模擬對比，對比結果顯示斜口式的上屏對爐內溫度梯度分布影響不大，完全滿足藍寶石晶體生長的要求。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏，設置于爐蓋與泡生爐內原料熔化液面之間，上屏具有一中心觀察孔，其特征是，所述上屏上縱向沿一傾斜角開有一貫通的觀察槽。
2.根據權利要求1所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述傾斜角角度范圍在0-30。。
3.根據權利要求1所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述觀察槽的延伸線與上方的所述爐蓋觀察窗口一致。
4.根據權利要求1所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述上屏采用多層平行的鑰片構成。
5.根據權利要求4所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述上屏采用2O層鑰片結構，單層厚度Imm,層間距5mm。
6.根據權利要求1所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述觀察槽的開槽方式為自下向上逐漸擴大。
7.根據權利要求4或5所述的藍寶石生長泡生爐保溫上屏，其特征是，所述鑰片自下向上逐層縮進的開槽方式形成所述觀察槽。
專利摘要本實用新型公開了一種藍寶石生長泡生爐保溫上屏，設置于爐蓋與泡生爐內原料熔化液面之間，上屏具有一中心觀察孔，所述上屏上縱向沿一傾斜角開有一貫通的觀察槽。這種對觀察槽的改進，對爐內長晶區溫度分布及溫度梯度影響不大，對晶體生長無任何影響。斜口觀察槽的開口角度可以根據觀察液面、中心孔直徑/高度、爐蓋觀察窗的位置進行調節，觀察范圍更大，不存在觀察死角，便于在籽晶旋轉過程中全方位觀察籽晶頭部，能夠方便觀察引晶時的固液界面情況；自下向上逐層縮進的開槽方式，能夠避免揮發物聚集堵塞觀察口。
文檔編號C30B17/00GK203034138SQ20122070520
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者王慶國, 錢兵, 朱燁, 汪紅衛, 鞠星 申請人:蘇州巍邇光電科技有限公司