[发明专利]一种具有三加热器的蓝宝石晶体生长炉

说明书

技术领域

本发明是关于晶体生长炉领域，特别涉及一种具有三加热器的蓝宝石晶体生长炉。

背景技术

蓝宝石晶体是用于广泛制作运用于光电产业的LED的基本原料，然而蓝宝石炉晶体的拉制需要在一种蓝宝石炉内，将温度升至2050°以上，再通过引晶、放肩、等径、收尾一系列的操作来完成。得到大尺寸、高品质的蓝宝石晶体需要有一个适合于蓝宝石晶体生长的温度环境，这样就对蓝宝石炉的热场结构有着非常高的要求。

一般蓝宝石炉通过单个电源柜使用铜排软连接与铜电极对里面的钨加热器进行加热，从而形成高温的环境。由于通常的钨加热器是采用鸟笼的结构形式，使用鸟笼式的加热器，随着热场的老化和变形，其温度分布持续变化，难以调节，因次需要针对每个热场的变形情况对热场结构和长晶工艺进行修正，影响了晶体生长的一致性和工艺稳定性，并且需要具有熟练掌握热场和工艺调整的工程师，人力成本和管理成本很高。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可使蓝宝石晶体结晶凝固得到有效控制的蓝宝石晶体生长炉。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种具有三加热器的蓝宝石晶体生长炉，包括加热器，所述加热器为采用钨丝编织而成的网状加热器，加热器设有三个，分别为上部加热器、中部加热器和下部加热器，上部加热器和中部加热器分别安装在蓝宝石晶体生长炉的炉筒上部和中部的电极上，下部加热器安装在蓝宝石晶体生长炉的炉底板电极上。

作为进一步的改进，所述上部加热器、中部加热器和下部加热器分别竖直安装在对应电极上。

作为进一步的改进，所述上部加热器、中部加热器和下部加热器分别通过电极、水冷电缆与电源柜连接。

作为进一步的改进，所述电源柜分别设有能单独调节三个加热器加热功率的独立电源控制系统。

作为进一步的改进，所述加热器设置在蓝宝石晶体生长炉的坩埚与保温屏之间。

提供基于所述的蓝宝石晶体生长炉的控制方法，利用所述蓝宝石晶体生长炉中的加热器对炉内进行加温时，上部加热器、中部加热器和下部加热器的功率符合K1: K2: K3，其中K1为上部加热器的功率， K2为中部加热器的功率，K3为下部加热器的功率，且满足公式K1=aP、K2=bP、K3=cP和a+b+c=100%，其中a、b、c为比例系数，a的取值范围为30%～40%，b的取值范围为30%～40%，c的取值范围为30%～40%，P为三个加热器上的总功率，P的取值范围为0～85千瓦。

作为进一步的改进，所述上部加热器、中部加热器和下部加热器上产生的热量分别满足公式Q=dU²，其中d为比例系数，d的取值范围为130～230，Q为上部加热器、中部加热器或者下部加热器上产生的热量，U为上部加热器、中部加热器或者下部加热器上的电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在拉制蓝宝石晶体的过程中，可以针对不同的长晶阶段对热场温度梯度的不同需求，通过对三个加热器的功率进行配比，使引晶和长晶过程都得到最优化的温度环境，另外，对于提高晶体生长品质，缩短生产周期，提高成品率，降低能耗都具有显著的效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中的附图标记为：1上部加热器；2中部加热器；3下部加热器；4炉筒；5电极；6炉底板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1中的一种具有三加热器的蓝宝石晶体生长炉包括加热器，加热器设有三个，分别为上部加热器1、中部加热器2和下部加热器3。上部加热器1和中部加热器2分别竖直安装在蓝宝石晶体生长炉的炉筒4上部和中部的电极5上，下部加热器3竖直安装在蓝宝石晶体生长炉的炉底板6电极5上，且下部加热器3可以跟随炉底板6进行升降，这样有利于坩埚的安装拆卸，而三个加热器的设计，使径向和轴向都有了安装的空间，与原来的鸟笼式加热器相比较，其更有利于后期更大装料量的炉型的设计。

加热器采用钨丝编织成网状制作而成，与鸟笼式加热器比较，增大了加热面积，加热器在加热过程中更加不容易变形，这样加热效果更好，使用寿命长。加热器设置在蓝宝石晶体生长炉的坩埚与保温屏之间，并分别通过电极5、水冷电缆与电源柜连接，水冷电缆的采用，对大电流的输送更加安全可靠，抗折弯能力强，使用寿命长。所述电源柜为每个加热器提供独立的电源控制系统，可以单独调节三个加热器的加热功率，从而更加容易达到不同的长晶阶段对热场温度梯度的不同需求。