[发明专利]多坩埚三维蓝宝石单晶生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生长装置，尤其是一种多坩埚三维蓝宝石单晶生长装置，属于晶体制备的技术领域。

背景技术

蓝宝石晶体化学性质非常稳定，一般不溶于水和不受酸、碱腐蚀，只有在较高温下（300℃）可为氢氟酸、磷酸和熔化的氢氧化钾所侵蚀。蓝宝石晶体硬度很高，为莫氏硬度9级，仅次于最硬的金刚石。它具有很好的透光性，热传导性和电气绝缘性，力学机械性能好，并且具有耐磨和抗风蚀的特点。蓝宝石晶体的熔点为2050℃，沸点3500℃，最高工作温度可达1900℃。因此，蓝宝石作为一种重要的技术晶体，已被广泛应用于科学技术、国防与民用工业的许多领域。目前蓝宝石衬底作为LED领域的关键材料，其大尺寸、高质量、高利用率已经成为行业发展的困难和目标。

蓝宝石晶体从熔体中生长的生长方式，由于其具有生长速率快，纯度高和晶体完整性好等特点，因而成为制备大尺寸和特定形状晶体的最常用的晶体生长方式。

蓝宝石晶体材料的生长方法目前已有很多种方法,主要有:泡生法、导模法、热交换法、提拉法、坩埚下降法等。

传统的蓝宝石晶体生长方法多采用a向籽晶长晶，由于LED领域大多使用c向晶片作衬底，则获得的晶体需要进行掏棒、切片、抛光等一系列后续加工才能满足使用要求,这使得晶体的利用率很低，很难获得高利润。一种新型的蓝宝石单晶生长装置被提出，如公开号为CN102828232A的公开文件，所述公开文件中的技术方案使得蓝宝石单晶在长宽高三个方向同时生长，从而提高了晶体的生长速度，更重要的是节约了能源消耗，降低了生产的时间、人力、物力成本，缩短了生产周期，提高了生产效率。

因此，研发出一种大尺寸，高利用率，短周期，低成本可用于LED衬底的优质蓝宝石单晶生长装置，双坩埚技术，可使单炉产量成倍增加，单炉成本进一步降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种多坩埚三维蓝宝石单晶生长装置，其能提高晶体的生产效率，节约能耗，降低成本，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述多坩埚三维蓝宝石单晶生长装置，包括炉体以及位于所述炉体外的真空装置；所述炉体内设有保温屏，所述保温屏内设有单晶生长坩埚机构，所述单晶生长坩埚机构包括至少两个坩埚体，所述单晶生长坩埚机构内的坩埚体相互独立。

所述坩埚体包括位于上部且竖直分布的长方管型以及位于下部的楔面体，坩埚体的楔面体内设置有籽晶槽，所述楔面部的锥度为80°~110°。

所述保温屏内还设有位于单晶生长坩埚机构外圈的加热装置，所述加热装置包括均匀分布在坩埚体外圈的加热器，所述加热器在保温屏内提供位单晶生长的a向、b向以及c向的三维温度梯度。

所述加热器包括右加热器、左加热器、后加热器以及前加热器；所述右加热器位于保温屏内的右侧，左加热器位于保温屏内的左侧，后加热器位于保温屏内的后侧，前加热器位于保温屏内的前侧；右加热器上设置用于检测温度的右上热电偶，左加热器上设置用于检测温度的左下热电偶，后加热器上设置用于检测温度的后方热电偶，前加热器上设置用于检测温度的前方热电偶。

所述坩埚体采用钼或钨钼合金焊接制成。

所述加热器包括加热板，所述加热板上设置若干均匀分布的上隔槽以及下隔槽，所述上隔槽与下隔槽在加热板上呈平行分布，且上隔槽与下隔槽在加热板的长度方向上交替分布。

所述加热板在背离坩埚体侧面的水平方向与竖直方向均具有锥度。

在水平方向上，以加热板的轴线为基准，中心区域与端部间的锥度为1°~3°；垂直方向上，加热板的底部与上部间的锥度为以1°~3°。所述加热板采用石墨板。

本发明的优点：炉体内设置至少两个坩埚体，通过真空装置、加热装置的配合能一次获得至少二个蓝宝石单晶，在提高生长速率的同时提高了晶体的产量；长方体型晶体便于后续加工切割，节约能耗，降低成本，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明加热装置与单晶生长机构配合的示意图。

图3为本发明加热板的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的右视图。

图6为本发明的热场俯视图。