[发明专利]蓝宝石晶体的生长方法及设备

权利要求书

1.一种蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将设定重量的高纯蓝宝石块料或粉料装入坩埚中，而后将坩埚置于晶体生长炉内；

所述坩埚中设有导模模具；所述导模模具的截面为方形、或长方形，其中心具有能够使蓝宝石熔体形成毛细现象的小孔；或者，所述导模模具为截面为方形或长方形的环形模具；导模模具的材料与蓝宝石熔体具有浸润性的耐高温材料或其合金材料；

步骤S2：将晶体生长炉抽真空，真空度～10^-3Pa；

步骤S3：通过主加热器控制晶体生长炉升温至2000-2100℃，待蓝宝石熔化成熔体，模具顶部形成熔体膜；

步骤S4：选用a向或m向的定向籽晶，下籽晶，进行引晶；

导模模具的截面为方形或长方形、中心具有小孔时，利用毛细原理将蓝宝石熔体导入导模模具的顶端面，用设定晶向的籽晶，对蓝宝石熔体进行提拉，从而进行棒状晶体的生长；

导模模具为截面为方形或长方形的环形模具时，将部分蓝宝石熔体限制在环形模具内，利用该导模模具材料与蓝宝石的浸润性，用设定晶向的籽晶，对被限制的熔体进行提拉，从而进行棒状晶体的生长；

步骤S5：以10～100mm/hr的速度进行晶体生长，至晶体生长结束；

步骤S6：进行晶棒的退火处理，退火温度1600～2000℃，退火时间10～20hr；

步骤S7：以10～60℃/hr的速度缓慢降温；

步骤S8：炉内温度降至室温后，取出晶棒。

2.一种蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：将设定重量的高纯蓝宝石块料或粉料装入坩埚中，而后将坩埚置于晶体生长炉内；所述坩埚中设有导模模具；

步骤S2：将晶体生长炉抽真空；

步骤S3：通过主加热器控制晶体生长炉升温至2000-2100℃，待蓝宝石熔化成熔体，模具顶部形成熔体膜；

步骤S4：下籽晶，进行引晶；

步骤S5：以10～100mm/hr的速度进行晶体生长，至晶体生长结束；

步骤S6：进行晶棒的退火处理，退火温度1600～2000℃，退火时间10～20hr；

步骤S7：以10～60℃/hr的速度缓慢降温；

步骤S8：炉内温度降至室温后，取出晶棒。

3.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所述导模模具的截面为方形、或长方形，其中心具有能够使蓝宝石熔体形成毛细现象的小孔；导模模具的材料与蓝宝石熔体具有浸润性的耐高温材料或其合金材料；

所述步骤S3中，利用毛细原理将蓝宝石熔体导入导模模具的顶端面，用设定晶向的籽晶，对蓝宝石熔体进行提拉，从而进行棒状晶体的生长。

4.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所述导模模具为截面为方形或长方形的环形模具，导模模具的材料与蓝宝石熔体具有浸润性的耐高温材料或其合金材料；

所述步骤S3中，将部分蓝宝石熔体限制在环形模具内，利用该导模模具

材料与蓝宝石的浸润性，用设定晶向的籽晶，对被限制的熔体进行提拉，从而进行棒状晶体的生长。

5.根据权利要求3或4所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所述导模模具的材料为钼、钨、铱、或钽，或其合金。

6.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所述坩埚的材料为钼、钨、铱、或钽，或其合金。

7.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所述导模模具至少有一边的长度不小于50.8mm。

8.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

所选用的籽晶晶向为m向或a向的籽晶。

9.根据权利要求2所述的蓝宝石晶体的生长方法，其特征在于：

步骤S6中，所述晶棒的位置设有辅加热器，进行退火处理，退火温度1600～2000℃。

10.一种权利要求2所述蓝宝石晶体生长方法使用的生长设备，其特征在于，

所述设备包括：导模模具、坩埚、晶体生长炉、主加热器、抽真空装置、辅加热器；

所述导模模具置于坩埚中，坩埚置于晶体生长炉中，主加热器用以对晶体生长炉加热，辅加热器用于晶棒退火。