[发明专利]蓝宝石单晶生长炉温场结构及其温度调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓝宝石晶体生长技术领域，具体来说涉及一种蓝宝石单晶生长炉温场结构及其温度调节方法。

背景技术

蓝宝石单晶具有独特而优良的物理化学性质，特别是在0.2～5.0μm波段有良好的透光性，可广泛用于红外军事装备、卫星和空间技术等领域。由于蓝宝石晶体的电介质绝缘、有恒定的介电常数等特性，使其成为应用最广泛的衬底材料之一。不仅可以用于军事工业的窗口材料，也可以用于衬底材料和发光二极管(LED)节能环保行业上，具有较好的发展前景。

在蓝宝石单晶生长过程中，最重要的就是温场的构建，对温场构建起到影响作用的因素有几个：加热器的形状，加热方式，保温材料的配置以及冷却水的温度等。对于传统的蓝宝石生长设备而言，加热器是固定的，保温材料的配置一般是层状的钨钼材料，也是不容易改变的。只能通过改变冷却水的流量或者温度来改变，但是冷却水的变化不能从根本上改变温场的配置情况，对温场的调节作用有限。目前迫切需要一种方便快捷的温场调节方式和方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种蓝宝石单晶生长炉温场结构及其温度调节方法，以解决现有技术中温场调节困难的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种蓝宝石单晶生长炉温场结构，其特征在于，包括设置在炉体内的保温材料桶，所述炉体内的底部中间位置设置有坩埚托，所述炉体底部还设置有由氧化锆纤维块材料构成的下保温层。

在本发明中，所述下保温层包括位于坩埚托所对应区域的内部氧化锆纤维块、以及位于坩埚托外部的外氧化锆纤维块。

一种蓝宝石单晶生长炉温场结构的调节方法，其特征在于，采用如上述蓝宝石单晶生长炉温场结构，当外氧化锆纤维块厚度不变时，增加内部氧化锆纤维块的厚度，保温效果增强，温度梯度减小，反之则增大。

一种蓝宝石单晶生长炉温场结构的调节方法，其特征在于，采用如上述蓝宝石单晶生长炉温场结构，当内部氧化锆纤维块厚度不变时，增加外氧化锆纤维块厚度，保温效果增强，温度梯度减小，反之则增大。

本发明主要靠氧化锆纤维块来调节温度梯度的变化。通过对氧化锆纤维块层厚度的调节，可以很容易得到适合蓝宝石晶体生长的温场。解决了特定蓝宝石单晶生长炉温场不易调节的弊端。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。

参见图1，一种蓝宝石单晶生长炉温场结构，包括设置在炉体内的保温材料桶1，所述炉体内的底部中间位置设置有坩埚托2，炉体底部还设置有由氧化锆纤维块材料构成的下保温层。

在本发明中，所述下保温层包括位于坩埚托所对应区域的内部氧化锆纤维块3、以及位于坩埚托外部的外氧化锆纤维块4。单晶体的大小约在1-6cm²之间。当外氧化锆纤维块厚度不变时，增加内部氧化锆纤维块的厚度，保温效果增强，温度梯度减小，反之则增大。

当内部氧化锆纤维块厚度不变时，增加外氧化锆纤维块厚度，保温效果增强，温度梯度减小，反之则增大。

上述两种方法的效果略有不同，通过合适的调节两者的厚度，可以得到合适的温场。通过对氧化锆纤维块层厚度的调节，可以很容易得到适合蓝宝石晶体生长的温场。解决了特定蓝宝石单晶生长炉温场不易调节的弊端。

在本实施例中，单晶生长炉炉膛内径为750mm，高度1100mm；保温材料桶外径550mm，内径480mm，高度300mm；加热器直径400mm，坩埚托高330mm情况下，外氧化锆纤维块、内部氧化锆纤维块取下列数值：